Système nerveux

3 macaques rhésus vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, pour étudier par IRMf le codage des transformations somatomotrices. Chaque animal est habitué sur plusieurs mois à la sortie de cage et aux tâches, subit une chirurgie possible sous anesthésie et des injections d'un agent de contraste à base d'oxyde de fer, avec restriction hydrique et contention. Le porteur reconnaît un stress lié à l'immobilité et au bruit de la machine, et un risque de troubles hépatiques dû au fer. Il présente le primate non-humain comme "essentiel", modèle le plus proche de l'humain, et prévoit de réutiliser ces animaux plutôt que de les tuer.

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 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, pour étudier les bases neurales de l'attention. Chaque animal reçoit un plot de tête et une chambre d'enregistrement fixés par des vis, avec une craniotomie de 18 mm donnant accès au cerveau pour y descendre des électrodes lors des sessions. Le porteur reconnaît un risque d'infection et de lésions cérébrales à mesure que les enregistrements se répètent. Il conclut que le primate non-humain est "essentiel" comme modèle le plus proche de l'humain, et prévoit de réutiliser ces animaux devenus d'une "grande valeur scientifique" plutôt que de les tuer.

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

200 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La plupart subissent une chirurgie cérébrale de 35 minutes avec injection d'une molécule dans le cerveau, la moitié un test de reconnaissance d'objets, et cent d'entre eux une injection intracardiaque terminale sous anesthésie. Le porteur indique attendre une perte transitoire de discrimination des textures par les vibrisses et une perte de poids légère après la chirurgie. Il présente une cible thérapeutique contre Alzheimer ou les AVC comme retombée à terme, l'objectif immédiat restant de comprendre le rôle du glucose dans la mémoire.

Objectifs

Pour fonctionner et assurer des tâches complexes, telles que l’apprentissage et la mémoire, les neurones ont besoin d’énergie. Historiquement, il était admis que le glucose est le seul nutriment principal des neurones, mais des travaux récents suggèrent fortement que le lactate, un métabolite du glucose produit principalement par les astrocytes (cellules du cerveau autres que les neurones), pourrait être également une source d’énergie pour les neurones. De plus, les astrocytes sont idéalement positionnés entre les vaisseaux et les neurones, cette position clé leur permet notamment de réguler de manière adaptée l’information entre les cellules au niveau du cerveau. Le but de ce projet est de mieux comprendre et de définir dans le cerveau, si la source d’énergie des neurones en activité, est le glucose et/ou le lactate. Pour répondre à cet objectif, nous allons évaluer la contribution et le rôle du glucose dans l'apprentissage et la mémoire, chez des rats privés ou non d’un transporteur au glucose. Cette évaluation sera réalisée chez le rat, par l’analyse des capacités d’apprentissage, de reconnaissance et de mémorisation des textures de certains objets de son environnement.

Bénéfices attendus

Notre projet va nous permettre de mieux comprendre le rôle du glucose et du lactate dans l’apprentissage et la mémoire. Cette meilleure compréhension, nous permettra de définir une cible thérapeutique, qui pourra ensuite être évalué dans un protocole thérapeutique chez le rat. A terme cette thérapie sera envisagée pour une évaluation chez l'homme afin d'améliorer la prise en charge des troubles cérébraux répandus comme la maladie d'Alzheimer (15% de personnes atteintes parmi les plus de 80 ans) ou les Accidents Vasculaire Cérébraux AVC (3ème cause de décès après les maladies cardiovasculaires et le cancer).

Procédures

Sur animaux vigiles : Pour tous les animaux, 17 pesées (1 min par pesée). Chez une partie des animaux (160 animaux), 4 injections sous cutanée d’un antalgique avant et après la chirurgie (1 min par injection). Chez 50% des animaux (100 animaux), un test de comportement, reconnaissance d'objets (6 sessions de 10 min). Chez tous les animaux (200 animaux), 1 injection intra-péritonéale d’un mélange anesthésique/analgésique. Sur animal anesthésié : Chez une partie des animaux (160 animaux), 1 application oculaire de pommade ophtalmique afin de prévenir une sécheresse oculaire, 1 acte chirurgical (durée de 35min) sous anesthésie et analgésie avec injection d'une molécule dans le cerveau pour en étudier son effet, 1 injection transdermique et 1 application locale d'antalgique à l'endroit de l'incision chirurgicale. Chez 50% des animaux (100 animaux), 1 chirurgie pour injection intracardiaque avant mise à mort alors que l'animal est encore anesthésié.

Impact sur les animaux

Suite à l'injection, l'effet indésirable attendu sur les animaux est, une perte de la discrimination via les vibrisses entre les différentes textures des objets chez les animaux recevant notamment une molécule contrôle affectant les capacités de reconnaissance des textures. Suite à la chirurgie les effets indésirables attendus sur les animaux sont un inconfort transitoire ainsi qu’une perte de poids légère et transitoire dans les premières 48h-72h après chirurgie.

Devenir

Tous les animaux de chaque procédure seront mis à mort afin de récupérer les cerveaux pour des analyses biologiques et métaboliques.

Remplacement

Seul un protocole in vivo peut reproduire la complexité des mécanismes dans le cerveau et permettre l’étude du comportement. Il est donc nécessaire de recourir à un modèle animal.

Réduction

Concernant la réduction, nous réalisons en amont, des expériences sur des neurones en culture in vitro afin de valider l'utilisation des réactifs nécessaires au projet. Cette phase d'étude in vitro limitera le nombre de rats utilisés dans le projet. Le nombre d'animaux, défini pour répondre aux différentes questions du projet, est réduit au minimum afin d’obtenir des résultats statistiquement significatifs. Les tissus prélevés chez les animaux seront placés dans une banque d'organes/tissus afin de mutualiser les échantillons au sein du laboratoire.

Raffinement

Le raffinement de cette étude a été pris en compte, les animaux seront hébergés dans des locaux adaptés avec enrichissement du milieu adapté à l'espèce (matériel de nidification et tunnel) afin d'éviter l'ennui et complété par un suivi quotidien de leur état de santé. Les animaux en pré, per et post-chirurgie feront l’objet d’un suivi quotidien de leur état de santé (alimentation, apparence, comportement, cicatrisation), les conditions d’élevage et d’hébergement seront optimisées (enrichissement du milieu, hébergement en groupe) et des « actions » seront mises en place, sans délai, en cas de « problème(s) » observé(s). Toutes les chirurgies seront réalisées sous anesthésie générale et analgésie centrale et locale sur tapis chauffant, par un personnel compétent et expérimenté à l’expérimentation animale et à la chirurgie, et les animaux bénéficieront d’une prise en charge antalgique pré, per et post-chirurgie afin de réduire au maximum la douleur. Concernant le test du comportement, durant toute la période du test les animaux seront manipulés par la même personne à laquelle ils seront habitués ce qui diminue leur stress. De plus ce test de comportement est considéré comme un enrichissement vu qu’il se base sur le fait de la mise en contact de l’animal avec un objet nouveau qui stimule sa curiosité procurant ainsi un bien-être à l'animal. Enfin, nous avons mis en place une grille de score ainsi que des points-limites adaptés, qui nous permettront d’avoir une prise en charge afin d’arrêter toute souffrance des animaux.

Choix des espèces

Le choix porté sur le rat Wistar repose sur les critères principaux suivants : 1) L'aspect translationnel, presque tous les gènes humains liés aux maladies neurodégénératives sont équivalents chez le rat. Le rat Wistar présente un répertoire comportemental plus élaboré et proche de l'homme. 2) La disponibilité dans cette espèce de l’ensemble des outils d’études biologiques. 3) La maîtrise, l’expertise et la validation de la chirurgie dans ce modèle de rat, ainsi que les études de comportement. Les rats arriveront dans l’animalerie à 7 semaines d’âge, puis la procédure chirurgicale sera réalisée chez les animaux après 14 jours d’acclimatation (rats âgés de 9 semaines). Puis 3 semaines après, le test du comportement sera réalisé chez ces rats âgés de 12 semaines, âge adulte pour lequel le cerveau est complètement développé pour avoir une homogénéité de réponse des cellules cérébrales. Le test du comportement sera réalisé durant 1 semaine.

150 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent une craniotomie pour implanter une canule, puis jusqu'à quatre injections de molécules inflammatoires sur les méninges pour reproduire une crise de migraine, avec mesure de la sensibilité par filaments de von Frey. Le porteur indique que le modèle provoque une douleur ressentie deux heures après chaque injection et impose un isolement en cage individuelle de deux semaines pour éviter l'arrachage des canules. Les retombées annoncées, de nouveaux traitements tenant compte des différences femmes/hommes, sont renvoyées au long terme, l'objectif immédiat restant de comparer l'activation cérébrale entre sexes.

Objectifs

L’objectif du projet est d’étudier l’activation des voies de la douleur par des stimulations méningées qui miment le mal de tête ressenti lors de la migraine, en utilisant des marqueurs d’activation neuronale. Nous souhaitons comparer l’activation des régions du système nerveux central chez les mâles et les femelles pour voir s’il y a des différences entre les mâles et les femelles, mais aussi en fonction des variations hormonales qui ont lieu pendant le cycle sexuel chez la femelle. Pour réaliser ce projet, nous utiliserons un modèle animal mimant l'inflammation qui semble avoir lieu au niveau des méninges pendant les crises de migraine et qui provoque la douleur ressentie. En effet, pendant la phase « mal de tête », la douleur ne peut être générée qu’au niveau des méninges puisqu’il n’existe pas de récepteurs à la douleur dans le cerveau. L’hypothèse actuelle est que cette douleur est la conséquence d’une inflammation provoquée par des molécules (histamine, bradykinine, sérotonine, prostaglandines…) libérées par les fibres nerveuses au niveau des méninges.

Bénéfices attendus

A moyen terme, ce projet nous permettra de mieux comprendre les mécanismes d’intégration de la douleur ressentie lors des migraines au niveau du système nerveux central chez les mâles et les femelles. En effet la migraine touche plus les femmes que les hommes, mais les études ont été majoritairement réalisées chez les mâles. Pourtant, il est connu qu’il existe des différences d’intégration inhérentes au sexe et au cycle hormonal. Ainsi identifier les différences ainsi que le rôle des différentes régions cérébrales dans cette pathologie nous permettra de mieux comprendre cette pathologie. A plus long terme, mieux comprendre la pathologie peut nous aider à développer de nouveaux traitements qui pourraient mieux soulager les patients en tenant compte des différences hommes/femmes.

Procédures

Les animaux seront soumis à 1 intervention chirurgicale qui consiste en une craniotomie pour pouvoir implanter une canule pour appliquer à la surface des méninges une inflammation, mimant ce qui se passe pendant les crises de migraines. Les chirurgies sont réalisées chez les animaux anesthésiés. Chaque chirurgie dure environ 30 à 45 min. Injection des molécules sur les méninges afin de mimer les crises de migraine: 4 injections (au maximum) tous les 2 ou 3 jours ; l'injection se fait sous anesthésie brève et dure moins de 2 min ; réveil des animaux en 5 min. Mesure de la sensibilité cutanée : les jours d’injection pendant 4h (4 fois maximum) ; cette mesure se fait par l'application de filaments fins sur la peau de l'animal toutes les 15 min pendant 4 h après l'injection des molécules sur la dure-mère (chaque application dure quelques secondes). Les jours entre les injections, la mesure se fait une fois : cela dure 5 min.

Impact sur les animaux

Nous réalisons une procédure chirurgicale (implantation de la canule). La douleur est prise en charge en post-opératoire. Par ailleurs, nous utilisons un modèle de migraine qui provoque une douleur modérée de l’animal. Cette douleur est ressentie pendant 2 h après l’injection, mais n’empêche pas les mouvements de l’animal. Enfin, les stimulations mécaniques avec les filaments de Von Frey induisent un retrait de la face signe d’une douleur modérée. L’animal peut échapper à cette stimulation puisqu’il n’est pas en contention. Cette stimulation dure moins d’une seconde. Un autre effet indésirable est l’obligation de séparer les animaux (un par cage) après la chirurgie pour la mise en place de la canule. En effet, si les animaux restent ensemble, ils arrachent les canules. Ils sont donc seuls dans une cage pendant 2 semaines.

Devenir

La procédure ne permet pas de réutiliser les animaux. En effet, elle se termine par des études immunohistochimiques qui nécessitent de prélever le cerveau: les animaux seront donc mis à mort à la fin de la procédure.

Remplacement

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

Réduction

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

Raffinement

Les nuisances identifiées sur le bien-être des animaux sont : la douleur engendrée par la chirurgie, la douleur engendrée dans le cadre du modèle, et la séparation des animaux après la mise en place de la canule sur les méninges. Afin de réduire la douleur de la chirurgie, un traitement avec un antalgique est donné pendant 3 jours. Pour éviter le dessèchement de la cornée pendant la chirurgie, la cornée est protégée par de la vaseline pendant toute cette étape. Concernant la douleur générée par l’application des filaments de Von Frey, nous respectons les recommandations de l'International Association for the Study of Pain (IASP). Nous limitons les stimulations en durée et en intensité au minimum et l’animal a la possibilité d’échapper à la stimulation puisqu’il est libre de ses mouvements. Pour améliorer le bien-être des animaux après la chirurgie, les cages sont enrichies à l'aide de rouleaux permettant aux animaux de se cacher avant la chirurgie. Après l’implantation de la canule, les animaux seront seuls dans une cage pour éviter de s’arracher les canules. Les rouleaux seront remplacés (risque d’arracher la canule) par des feuilles de sopalin blanc pour permettre aux animaux de faire un nid.

Choix des espèces

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

384 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une injection unique de nouvelles molécules agonistes du récepteur à l'ocytocine et passent des tests d'interaction sociale, dans un modèle murin d'autisme, avant d'être tuées pour prélèvement de tissus. Le porteur affirme que les composés testés n'ont pas montré d'effets secondaires et que les tests sociaux n'ont "aucun impact négatif connu". Il conclut que l'autisme, sans marqueur biologique, ne peut être modélisé qu'au niveau de l'"animal entier" exprimant son répertoire comportemental.

Objectifs

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont des pathologies neurodéveloppementales complexes, caractérisées par un déficit social et des comportements stéréotypés, et dont l’incidence moyenne atteint près de 1% d’après de récentes études à grande échelle. Il n’existe à l’heure actuelle aucun médicament capable de soulager les symptômes de l’autisme. Ce projet permettra de tester de nouvelles molécules, agissant sur le récepteur à l’ocytocine, pour traiter l’autisme, et en particulier les déficits d’interaction sociale. L’utilisation d’ocytocine est une piste prometteuse pour soulager les TSA. Malheureusement, il s’agit d’un peptide qui possède une faible biodisponibilité qui ne persiste que peu de temps dans les organismes traités, ce qui rend son usage thérapeutique difficile. Nous avons publié des résultats montrant qu’un agoniste non peptidique du récepteur à l’ocytocine est capable de restaurer la sociabilité dans un modèle murin d’autisme. Cette molécule a l’avantage de persister plus de temps dans les organismes. Une deuxième génération d’agonistes a été synthétisée par nos collaborateurs, plus efficace encore sur le récepteur à l’ocytocine. Dans ce projet, nous allons caractériser 3 de ses nouveaux composés dans un modèle d’autisme.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de développer de nouveaux agonistes des récepteurs à l’ocytocine pour soulager les troubles autistiques.

Procédures

Les animaux seront soumis à une injection unique qui se fera soit par voie intrapéritonéale, soit par voie orale. Les animaux seront soumis à des tests comportementaux éthologiques non invasifs

Impact sur les animaux

Les études de toxicité des composés testé n’ont pas montré d’effets secondaires et les composés seront administrés de manière aigue, limitant ainsi les phénomènes inflammatoires potentiels au niveau des site d’injection. Le test d’interaction sociale directe n’a aucun impact négatif connu sur le bien-être des souris.

Devenir

En fin d'expérience les animaux seront euthanasié dans le but de prélever des tissus et étudier l'impact du traitement pharmacologique au niveau moléculaire

Remplacement

La compréhension des mécanismes causaux de l’autisme et le développement de nouvelles approches thérapeutiques pour le traiter nécessitent la mise à disposition de la communauté scientifique de modèles précliniques de cette pathologie. Une étude précise et détaillée du répertoire comportemental des animaux modèles permet de vérifier que ces modèles valident bien le critère de validité d’aspect pour la pathologie autistique, et aussi d’évaluer le cas échéant l’efficacité d’une approche thérapeutique. L’évaluation des effets bénéfiques d’un traitement ne peut être réalisée dans ces modèles qu’au niveau comportemental : en effet, il n’existe pas de marqueur biologique pour l’autisme, dont le diagnostic clinique repose entièrement sur une évaluation comportementale. Cette pathologie ne peut donc être modélisée qu’au niveau de l’animal entier, exprimant toute la variété de son répertoire comportemental.

Réduction

Nous utilisons des outils statistique adéquat pour calculer précisement le nombre d'animaux necessaire pour réaliser les expériences.

Raffinement

Nous raffinerons nos expériences en soulageant l’inconfort ou le stress potentiels subis par les animaux tout au long du protocole expérimental, en logeant les souris par groupe de 4, en mettant à disposition le matériel nécessaire pour faire un nid (ouate et cabane en carton) et en manipulant quotidiennement les animaux par le même expérimentateur. Le suivi des points limites au cours des expériences inclura les éléments suivants : suivi de l’expression faciale et de la posture, poils hérissés, dos voûté, absence de toilettage, ptose palpébrale, perte de poids ou prise de poids de plus de 20% (pesée hebdomadaire). Les animaux présentant une perte de poids excessive ou des signes de douleur chronique seront mis à mort.

Choix des espèces

Les souris sont des animaux sociaux, chez lesquels des altérations des compétences sociales, symptôme clé de la pathologie autistique, peuvent être aisément étudiées . Par ailleurs, le répertoire comportemental de ces animaux est suffisamment étendu pour compléter cette étude par une évaluation de nombreuses autres réponses comportementales connues pour être affectées par la pathologie autistique. Les déficits comportementaux détectés chez les souris modélisant l’autisme sont suffisamment importants et robustes pour tester la validité d’aspect du modèle et, le cas échéant, permettre de révéler des effets bénéfiques potentiels de composés pharmacologiques. Les animaux seront utilisés à l'age adulte (8-12 semaines), alors que le répertoire comportemental est totalement développé et les déficits comportementaux fixé

778 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Environ 394 subissent une chirurgie stéréotaxique du cerveau sous anesthésie et 768 un conditionnement de mémoire fondé sur un épisode de stress, pour étudier les connexions cérébrales de la mémorisation. Le porteur qualifie le stress induit de court et affirme que le bien-être des animaux non-humains n'en est pas affecté, sans détailler ce qui l'établit. Il conclut qu'"aucune alternative" ne permet d'étudier la mémoire hors d'une espèce jugée proche de l'humain.

Objectifs

Ce projet a pour but d’étudier les différentes structures cérébrales qui sont impliquées dans la formation de la mémoire et dans son maintien au cours du temps. La notion d’engramme de la mémoire représente ces structures qui sont à la fois activées lors d’un apprentissage et lors de la récupération de l’information. Nous chercherons à déterminer quels sont les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sont responsables de la stabilité des connections entre ces régions de l’engramme de la mémoire.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de définir les mécanismes moléculaires qui sont responsables de la formation et du maintien de la mémoire et ouvrira de nouvelles perspectives quant à la compréhension et au traitement des pathologies mnésiques. Il s’inscrit dans le « Grand Projet de Recherche Memory » qui a pour but d’identifier les bases neuronales de la mémoire.

Procédures

394 souris seront soumises à une procédure de chirurgie stéréotaxique d'une durée de 30 minutes environ sous anesthésie et 768 souris seront soumises à un test comportemental de mémorisation. Le test comportemental dure 5 minutes pour la séance d'apprentissage et 6 minutes pour les tests de rétention.

Impact sur les animaux

Une telle investigation implique l’utilisation d’un modèle comportemental permettant de distinguer et de comparer après un épisode de stress le développement d’une forme de mémoire émotionnelle normale liée à un contexte. Ce modèle de conditionnement implique des effets stressants chez les animaux mais le stress induit est de courte durée et nos expériences antérieures ont montrées que le bien-être animal n'est pas affecté par ce conditionnement.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure pour analyses immunohistochimiques.

Remplacement

L’utilisation de ces animaux se justifie pour plusieurs raisons : 1) Aucune alternative ne permet de se passer de l’utilisation de modèles animaux lorsqu’il s’agit d’étudier les processus de mémorisation. En effet, ce type d’étude repose sur l’analyse du comportement animal et nécessite d’avoir une espèce suffisamment proche de l’espèce humaine pour en extrapoler les résultats. 2) L'organisation du système nerveux central de ces animaux est suffisamment proche de celle de l'homme pour permettre une extrapolation acceptable des résultats obtenus à l'espèce humaine. 3) Le modèle comportemental a été établi chez la souris et l’ensemble des appareils comportementaux que nous utiliserons sont dimensionnés pour cette espèce.

Réduction

Concernant la réduction, l’effectif de 778 souris se justifie par l’utilisation d’un nombre suffisant d’animaux dans chaque condition expérimentale afin que les analyses statistiques envisagées puissent être concluantes. Nous avons en effet déterminé ce nombre suites aux expériences précédentes utilisant les mêmes tests comportementaux.

Raffinement

Concernant le raffinement, les souris seront hébergées dans une animalerie agréée comportant une régulation de la température, de l’hygrométrie et du cycle jour/nuit, en cage collective, sauf dans la semaine qui précède l'étude comportementale où elles seront placées en cage individuelle . Dans toutes les cages l'environnement sera enrichi ( bio-tunel et carrés de cellulose) . Elles recevront de l’eau et de la nourriture à volonté, elles seront changées régulièrement et elles seront observées tous les jours de la semaine et pesées 1 fois par semaine par un personnel qualifié . Dans la cas du suivi post-opératoire, les souris seront pesées au cours des trois jours qui suivent la chirurgie. Au cours de ces observations, si un animal présente des blessures, il sera immédiatement soigné et surveillé deux fois par jour. Si un animal présente un comportement anormal traduisant un état de malêtre (perte de poids, poils hérissés, prostration…), il sera immédiatement isolé et surveillé. Si l’animal ne montre pas d’amélioration significative, il sera euthanasié dans les 48h.

Choix des espèces

La souris adulte (8 à 15 semaines): -est un mammifère présentant une proximité phylogénétique avec l’espèce humaine et certains de ses comportements peuvent être rapprochés de ceux de l’espèce humaine. L’essentiel des données de l’équipe concernant la mémoire émotionnelle ont été obtenues chez la souris adulte: pour une comparaison des résultats, l’étude des réseaux impliqués dans la formation de le maintien d'une mémoire implique l’utilisation de cette espèce. -permet d'accéder au niveau cellulaire grâce à des procédures histologiques simples et d'immunohistochimie Tous les animaux utilisés seront âgés de 8 à 15 semaines, ce qui correspond au stade jeune adulte chez la souris. Etant donné que les études comportementales et pharmacologiques réalisées précédemment dans l'équipe ont été réalisées chez des souris jeunes adultes, dans un souci de cohérence, ce stade de développement a été sélectionné .

2 000 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent des injections quotidiennes pendant un mois, puis sont soumis une fois à une contention forcée d'une à trois heures destinée à provoquer un stress, avant que leurs organes soient prélevés pour des mesures électrophysiologiques. Le porteur présente ce travail comme une prestation pour des "clients" des industries pharmaceutique et biotechnologique évaluant leurs molécules. Il affirme que l'usage de tissus fraîchement prélevés est "nécessaire" car la complexité des réseaux neuronaux ne se reproduit pas in silico.

Objectifs

Les groupes pharmaceutiques et les sociétés biotechnologiques souhaitent avoir de plus en plus tôt (phases de Recherche et Développement) des informations pharmacologiques fonctionnelles sur leurs molécules en développement pour traiter des maladies du système nerveux central ou pour identifier des molécules anti-stress. Pour une meilleure appréhension (ou prédictibilité) d’éventuels effets secondaires, les agences réglementaires exigent une connaissance complète des cibles et des mécanismes d’action associés à ces nouvelles molécules qui sont soumises à une demande d’autorisation de mise sur le marché. En phase de Recherche et Développement (avant les phases précliniques réglementaires), il n’est pas possible de tester les effets des molécules sur de grande quantité d’animaux, à la fois pour des questions de quantité disponible des molécules (quelques milligrammes le plus souvent) et pour des questions éthiques (aucune idée sur les effets éventuels qui pourraient être observés). Le développement de modèles rongeurs génétiquement modifié (GM) permettent de créer des mammifères mimant des pathologies humaines, leur utilisation est alors un avantage pour l’évaluation de l’efficacité de molécule d’intérêt. Il faut pour cela que ceux-ci soient électrophysiologiquement caractérisés. L'utilisation de tranches et/ou de cellules isolées de système nerveux central (SNC) de rongeurs permet une étude sur l'activité du composé et une information sur ses mécanismes d’action dans le modèle rongeur GM. Pour ce faire, nos laboratoires utilisent deux types de technique le Multi-Electrode Array (MEA) = enregistrements extracellulaires multipoints avec « array » d’électrodes (circuit imprimé) à l’échelle d’une tranche et le Patch-clamp = un enregistrement à l'échelle du neurone. Nous induirons donc un stress chez le rat et enregistreront l’effet de molécule d’intérêt, soit par une exposition, in vivo, au préalable, ou soit par une exposition, ex vivo, sur nos tranches ou cellules. Nous pourrons alors déterminer les effets pharmacologiques et/ou toxiques de nouvelles entités chimiques en développement préclinique afin de permettre à nos clients d’évaluer les propriétés de leur(s) molécule(s) - et/ou les propriétés d’une famille de molécule dans les mécanismes de stress induit par une contention forcée. Le cas échéant, ils pourront ainsi déterminer si une molécule à des propriétés suffisamment pertinentes pour entrer ou non en développement préclinique réglementaire.

Bénéfices attendus

Notre projet permettra de mieux caractériser, évaluer et comprendre les effets de futurs candidats médicaments pour traiter les pathologies du système nerveux central liées au stress. Nos techniques mises en œuvre dans ce projet, pour l’évaluation ex vivo des effets pharmacologiques fonctionnels et/ou toxiques sur des explants de tissus vivants, exposés de façon chronique ou de façon aiguë, constitue la meilleure approche car elle permet : - de limiter le nombre d’animaux à tester par l’utilisation de tissus (mesures multipoints sur le même tissu séparé en petits échantillons), - de faire, dans un premier temps, une analyse pharmacologique/toxicologique précise à l’échelle du tissu et/ou du neurone et/ou de la protéine tout en s’affranchissant des problèmes de disponibilité dans le système nerveux central et dans la circulation sanguine. Ce projet permet ainsi d’affiner la sélection et l’orientation du développement de futurs médicaments avant de lancer les premières étapes précliniques coûteuses de leur mise sur le marché.

Procédures

Les animaux vigiles seront injectés une fois par jour, au maximum et pendant 3 minutes, pour assurer une exposition in vivo de la molécule à tester. Le protocole est d’un mois. Les contentions répétées nécessaires à ces différentes injections génèrent du stress. Ces animaux traités au préalable peuvent subir ces injections soit par voie orale, soit cutanée ou soit par intrapéritonéale. Ils seront, pour les groupes subissant le stress, exposés, une seule fois entre une et trois heures, au maximum, à une contention qui a pour but de générer du stress que nous cherchons à étudier.

Impact sur les animaux

Notre procédure amène des effets indésirables : *-la manipulation régulière d’un animal, générer du stress. *-l’injection régulière, provoquer des effets indésirables au site d’injection. ; + effets secondaires potentiels des molécules *-Ce projet a pour but de déclencher du stress par une contention forcée d’une à trois heures, nous permettant l’étude des mécanismes du stress.

Devenir

A l’issue de la procédure, tous les animaux seront mis à mort car nous utiliserons les organes pour nos mesures.

Remplacement

Les réactions, après un stimulus générant du stress, sont complexes et mettent en jeu les organes sensoriels, les nerfs sensoriels et une intégration au niveau le système nerveux central, permettant une réaction adaptée. Parce qu’il n’est pas envisageable de réaliser sur l’homme les tests que nous proposons et que la gestion de stress pathologique présente un intérêt de recherche important, nous évaluons et et/ou caractérisons des molécules d’intérêt dans le traitement du stress induit chez le rat. Il nous est nécessaire de réaliser des observations sur des réseaux neuronaux natifs et connectés, « donc les plus physiologiques possibles ». Et ces réseaux doivent être en situation de stress. Pour cela nous devrons, en effet, tester des molécules avec des effets potentiellement inconnus, en les administrant à un rat préalablement stressé. De plus, nos techniques nous obligent à l’utilisation de tissus fraichement prélevés, car il n’est pas possible, in silico, de reproduire la complexité de ces connexions et/ou la particularité d’un neurone spécialisé.

Réduction

Par nos techniques, nous réalisons plusieurs tranches pour une noyau cérébral donné, chaque tranche peut subir un protocole particulier. Nous pouvons, par exemple, à partir d’un même cerveau tester plusieurs concentrations d’un même composé, ou plusieurs composés, ou plusieurs protocoles d’enregistrement, chaque protocole répondant à une question particulière. Alors, notre capacité à utiliser un même animal pour plusieurs mesures et plusieurs conditions d’exposition, diminue le besoin en nombre d’animaux et nous permet de faire, dans un premier temps, une analyse pharmacologique/toxicologique précise à l’échelle du tissu et/ou du neurone et/ou de la protéine tout en s’affranchissant des problèmes de passage de la barrière hémato-encéphalique (BHE) et des problèmes de pharmacocinétique. Grâce à notre expérience sur les projets antérieurs, nous avons déterminé que 6 animaux contrôles et 6 animaux d’intérêt nous permettent de valider 24-30 neurones ou 18-30 tranches. Compte tenu des variations inter-individus de réponses au stimulus stressant dans ce projet, nous devons augmenter à 10 animaux maximum par groupe. Après la première étape, nous pourrons évaluer la significativité statistique. Si celle-ci est présente, l’étape suivante pourra donc être menée en proposant quatre conditions différentes maximum. Si elle est absente, l’étude sera suspendue.

Raffinement

Les animaux seront hébergés en groupe sociaux (2 rats adultes/cage). Ils bénéficieront d’enrichissement adapté, deux types différents par cage (système permettant la création de nid soit tunnel ou soit pièce de bois à ronger par exemple). Cet enrichissement est validé par le fournisseur ou le partenaire. Les animaux utilisés seront habitués aux différentes contentions utiles pour les voies d’administration des composés à tester. Nous diminuerons les futurs stress dus à ces manipulations. Ces administrations seront réalisées par du personnel compétent et formé en respectant les recommandations vétérinaires. Les solutions injectées seront contrôlées pour s’assurer de leur innocuité. Les animaux seront surveillés deux fois par jour et pesés. Les animaux génétiquement modifiés auront quatre jours d’acclimatation et un mois d’hébergement maximum avant d’entrer dans le projet. Il se fera en groupes sociaux de 2 animaux en mélangeant les génotypes pour assurer la meilleure expression de phénotypes normaux. Chaque lignée modifiée aura une documentation de suivi spécifique répertoriant les symptômes possibles. Les animaux seront asymptomatiques. Toute perte de poids en deçà de la limite préétablie entrainera une sortie du test et des soins en accord avec le responsable de projet et le vétérinaire. Grâce à notre expérience et nos connaissances scientifiques sur des tests que nous maitrisons, nous avons pu établir un nombre d’animaux par condition d’étude soit 10 animaux contrôles et 10 animaux d’intérêt, nous permettant d’obtenir une bonne significativité, réduisant considérablement le besoin en animaux.

Choix des espèces

La grande quantité d’informations scientifiques disponible sur le fonctionnement du système nerveux central des rongeurs, ajoutée à la maîtrise de leur élevage, de leur génétique, de leur relative petite taille et au développement de technique d’enregistrements électrophysiologiques sur explants vivants font de cette espèce un modèle de choix pour l’évaluation pharmacologique de molécules. Ponctuellement, nous utilisons d’autres lignées de cette espèce, après discussion de la pertinence du modèle espèce-lignée-lignée génétiquement modifiée-protocole avec notre client. Toute demande de caractérisation de lignée modifiée fera l’objet d’une analyse bibliographique et circonstanciée en amont. L’impact du phénotype devra être décrit. Nous ne travaillerons qu’avec des animaux asymptomatiques. L’âge des animaux testés est déterminé en fonction du type de test et d’une analyse bibliographique. Nous travaillerons avec des animaux adultes (minimum 6 semaines d’âge) ou âgés en fonction des cibles fonctionnelles à observer et de l’évolution de la pathologie considérée liée au stress. Les choix de l’espèce, de la lignée et de l’âge sont validés en collaboration avec le client. En effet, l’expression phénotypique de la pathologie et/ou d’un déficit et/ou d’une lésion est souvent déterminante pour le choix de l’âge d’utilisation des animaux.

280 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, sur cinq ans. Issues de croisements, elles développent les symptômes de l'ataxie de Friedreich, démarche titubante, tremblements et parfois crises d'épilepsie spontanées servant de point limite, puis reçoivent une injection unique de vecteur et passent des tests comportementaux. Le porteur teste une thérapie génique visant à réintroduire une protéine manquante et affirme que le recours à l'animal est "obligatoire" pour avoir une vue globale des effets. Il indique avoir d'abord testé les vecteurs en culture cellulaire.

Objectifs

L’ataxie de Friedreich est une maladie génétique caractérisée principalement par une perte progressive de la coordination des mouvements volontaires, ce qui entraîne une démarche ébrieuse. Ce symptôme s’accompagne d’autres atteintes, comme des problèmes cardiaques entraînant souvent le décès des patients. Cette maladie touche 1 personne sur 30 000 et est à ce jour incurable, ce qui rend indispensable le développement de stratégies thérapeutiques. Au vu de la complexité de la maladie, le recours au travail sur animal est obligatoire afin d’avoir une vue globale sur tous les effets du traitement. Dans cet objectif, nous avons généré une souris modèle reproduisant les symptômes neurologiques de la maladie. Notre approche thérapeutique consiste en de la thérapie génique qui va permettre de réintroduire la protéine manquante, la frataxine. L’équipe a déjà mené des essais prometteurs, qui doivent désormais être optimisés avec de nouveaux vecteurs. Il est connu qu’un excès de frataxine entraîne une toxicité. Notre étude va se diviser en deux axes principaux : la validation de l’efficacité du vecteur après injection intraveineuse, et une étude de dose-réponse pour déterminer la quantité minimale de vecteur suffisante pour corriger les symptômes de manière significative. Le vecteur qui permet de restaurer un faible taux de frataxine sera injecté par voie intraveineuse. Deux cohortes seront utilisées : une traitée avant l’apparition des symptômes (60 souris) et une traitée après l’apparition des symptômes (100 souris). Les souris seront suivies au cours du temps par des tests comportementaux et de conduction nerveuse (procédures modérées). La dernière partie de l’étude consistera à étudier un éventuel effet dose-réponse du traitement, afin de déterminer la dose minimale efficace (120 souris). Aucune nuisance n’est attendue dans ces procédures, et les animaux seront surveillés de manière à détecter précocement tout éventuel effet délétère. Ce projet mobilisera au total un maximum de 280 animaux en procédure de classe « modérée ». Tous les animaux seront utilisés pour les analyses et il n’y aura donc pas d’animaux laissés en vie à la fin de ce projet.

Bénéfices attendus

L’ataxie de Friedreich touche environ 1 personne sur 30 000, et aucun traitement n’est développé à ce jour. Le but ultime de ce projet est donc de trouver une thérapie efficace pour l’ataxie de Friedreich afin d’améliorer la vie des patients et si possible de stopper ou au moins ralentir la progression de la maladie.

Procédures

Les animaux seront soumis à une injection unique, pratiquée sous anesthésie par inhalation d’isoflurane. Cette procédure dure quelques minutes du début de l’endormissement à la fin de l’injection. Les tests comportementaux pratiqués par la suite de façon hebdomadaire ne provoquent pas de douleur.

Impact sur les animaux

Les lignées utilisées pour l'élevage n'ont pas de phénotype dommageable, seuls les animaux issus de ces croisements présentent le phénotype ataxique à partir de 9 semaines et présentent un phénotype dommageable à partir de 19 semaines. Le phénotype exprimé se traduit par des difficultés progressives de mouvement et coordination qui apparaissent à partir de 4 semaines, mais non visible en cage d’hébergement. Les difficultés de mouvement sont accompagnées de tremblements qui s’intensifient avec l’âge. Le phénotype n’est toutefois pas considéré comme ataxique avant 9 semaines. A ce stade, les animaux présentent une démarche ébrieuse typique des ataxies, qui est retrouvée également chez les patients. A partir de 19 semaines, les souris mutantes peuvent présentér des crises épileptiques spontannées, ce qui est un point limite pour l’euthanasie. Aucun effet indésirable n’est attendu suite à l’injection ni aux tests de comportement.

Devenir

Les animaux sont euthenasiés pour prélever des tissues pour des analyses histologiques et moléculaires

Remplacement

Le but ultime du projet est de trouver une thérapie efficace pour l’ataxie de Friedreich afin d’améliorer la vie des patients et si possible de stopper ou au moins ralentir la progression de la maladie. Les nouveaux vecteurs utilisés ont d’abord été testé dans des cellules en culture afin de remplacer l’animal, mais afin de déterminer leur efficacité in vivo, il est indispensable de réaliser notre approche sur un modèle murin de la maladie.

Réduction

Il est estimé que le projet mobilisera sur 5 ans 280 animaux au maximum avec enchainement séquentiel et conditionnel des procédures. Cet effectif correspond au nombre d’animaux nécessaire afin d’obtenir une puissance statistique suffisante. Afin de réduire au minimum le nombre d’animaux, les mêmes animaux seront utilisées pour réaliser les analyses fonctionnelles, histologiques, moléculaires et biochimiques.

Raffinement

Un soin particulier sera apporté aux animaux et dès les premiers signes d’ataxie de la nourriture gélifiée sera mise à disposition dans la cage. Nous avons établi des points limites suffisamment prédictifs adaptés à notre modèle. De plus, nous avons mis en place une grille de suivi individuel pour suivre au plus près la santé de chaque animal.

Choix des espèces

La souris est l’espèce privilégiée pour ce projet en raison de sa proximité génétique avec l’Homme (98% d’homologie). Son anatomie et physiologie sont très bien caractérisées. De plus, plusieurs modèles de l’ataxie de Friedreich ont déjà été développés chez la souris.