Système nerveux

162 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une chirurgie stéréotaxique sous anesthésie pour implanter une mini-pompe diffusant dans le cerveau une substance bloquant la réaction inflammatoire, puis leur comportement alimentaire est mesuré sous régime standard puis gras. Le porteur étudie le rôle de l'inflammation cérébrale après un repas sur la satiété, avec un lien aux troubles alimentaires humains présenté comme une perspective. Il indique que l'implantation de la pompe empêche toute réutilisation, ce qui justifie selon lui la mise à mort de toutes les souris.

Objectifs

L’existence de la réaction inflammatoire après un repas (PIR) sans fièvre ni douleur est bien documentée. En revanche, ses effets sur l’organisme sont encore mal connus. La PIR apparaît chez l’individu sain dans un contexte de physiologie normale. Elle se caractérise par l’augmentation transitoire de facteurs pro-inflammatoires circulants après un repas, qui est exacerbée lors d’une consommation d’un repas gras. Dans les cellules, les nutriments activent un senseur moléculaire. Ce senseur active la caspase1, une enzyme qui transforme la pro-interleukine 1β (pro-IL-1β) en sa forme active l’interleukine 1β (IL-1β). Tant qu’elle n’est pas chronique, la production d’IL-1β semble exercer un rôle positif sur le contrôle glycémique périphérique, stimulant la sécrétion d’insuline et l’utilisation de glucose). Cependant, le rôle de la PIR dans un contexte physiologique reste mal compris. Récemment, il a été montré que la PIR se développait aussi dans le cerveau, en particulier dans l’hypothalamus, une structure impliquée dans la régulation de la prise alimentaire. La PIR est faible et presque indétectable après un repas standard, mais elle devient visible après un repas riche en graisses. La PIR cérébrale pourrait constituer une réponse physiologique en favorisant le maintien de l’homéostasie énergétique. Dans l’hypothalamus, elle serait impliquée dans le contrôle de la prise alimentaire et favoriserait la sensation de satiété, freinant ainsi la consommation de calories en excès lors d’un repas gras. Le projet de recherche consistera à bloquer la PIR au niveau central chez la souris puis à étudier les effets de cette inhibition sur le comportement alimentaire. Nous pourrons ainsi évaluer si la PIR modifie la fréquence et/ou la taille des repas, dans différentes conditions nutritionnelles (alimentation standard ou grasse/hypercalorique). Il s’agira d’administrer dans le cerveau, une substance empêchant la formation du senseur moléculaire, ou une substance bloquant l’action de l’IL-1β sur les cellules cibles, ou un inhibiteur de l’enzyme produisant l’IL-1β. L’étude prévoit 162 souris.

Bénéfices attendus

Les résultats permettront de définir pour la première fois le rôle de l’inflammation cérébrale transitoire postprandiale sur le comportement alimentaire. En particulier nous définirons le rôle de certains acteurs moléculaires de la réaction inflammatoire : un complexe protéique, une enzyme et un composé B activé par cette enzyme. Ce projet apportera de nouvelles connaissances sur le contrôle de l’appétit, et pourrait permettre de mieux comprendre les troubles du comportement alimentaire tels que la boulimie, l’hyperphagie, ou l’anorexie.

Procédures

Les animaux subiront une chirurgie sous anesthésie générale gazeuse en présence d’analgésique et d'antiinflammatoire. Cette chirurgie devrait durer ½ heure par animal.

Impact sur les animaux

Les animaux des groupes « traitement » subiront une chirurgie stéréotaxique et un traitement pharmacologique qui devraient impacter le comportement alimentaire en comparaison avec les groupes « témoin » subissant la chirurgie mais ne recevant pas les antagonistes. Nos travaux précédents conduisent à l’hypothèse selon lequel les animaux traités auront un comportement alimentaire non modifié sur alimentation standard équilibrée (mesurée pendant 3 jours) mais présenteront une hyperphagie par perte de satiété sur alimentation HFD (mesurée pendant 3 jours). Aucune anorexie et/ou anhédonie ne sont attendues en réponse à la chirurgie, aux différents traitements pharmacologique, ou à l’individualisation.

Devenir

Les 162 souris ayant subi une chirurgie mettant en place une mini pompe osmotique ne pourront être utilisés dans un autre projet. C’est pourquoi ils seront tous mis à mort.

Remplacement

Cette étude nécessite l’utilisation de modèles expérimentaux vivants, et respecte le principe des 3Rs appliqué en recherche animale. En effet, il n’existe pas actuellement de méthodes ou de modèles de substitution permettant d’étudier l’équilibre énergétique et le dialogue inter-organes d’un point de vue intégré. De plus, les réponses comportementales autonomes et les sensations de faim et de satiété que nous souhaitons étudier représentent des paramètres complexes qui ne sont pas modélisables in vitro ou in silico. Ainsi ce projet sera réalisé chez la souris, qui constitue un modèle de référence pour les études métaboliques et neurophysiologiques. Cet animal nous permet d’obtenir des analyses fines du comportement alimentaire.

Réduction

La procédure décrite, ainsi que la stratégie expérimentale, ont été optimisées, standardisées et validées précédemment, ce qui permet de réduire la variabilité interindividuelle, d’éviter des études pilotes supplémentaires, et donc de réduire les effectifs nécessaires au projet. De plus, les animaux seront leur propre témoins en étant exposés au régime standard puis au régime enrichi, ce qui permet de réduire le nombre d’animaux. Le fait de travailler avec des animaux standardisés (sexe, âge, et fond génétique maitrisés) dans des conditions d’élevage standardisées (environnement, nutrition, intervention humaine) est un élément qui permet également de réduire la variabilité interindividuelle, et donc de réduire les effectifs nécessaires dans l’étude. Nous utiliserons des tests statistiques permettant d’identifier les différences significatives entre les groupes expérimentaux, ce qui permet enfin de mener des études conformes sur des effectifs réduits. En l’absence de données dans la littérature, les expériences pharmacologiques à mener imposent de tester différentes doses de différents agents pharmacologiques. Afin de réduire le nombre d’animaux nécessaires au projet, les concentrations les plus faibles pour chaque agent pharmacologique seront étudiées en premier. Si celles-ci s’avèrent suffisantes pour conclure quant à l’implication de la voie de signalisation antagonisée (différence significative par rapport au lot contrôle), les autres concentrations ne seront pas testées.

Raffinement

Depuis l’arrivée des animaux au laboratoire, tout est mis en place pour réduire la souffrance et l’angoisse des animaux (manipulation par les personnes compétentes, calme dans les pièces). Les animaux seront élevés dans un environnement enrichi et placés dans une pièce en cycle jour-nuit 12h-12h. L’enrichissement de l’habitat sera fait grâce à des dômes de nidation et de carrés de coton qui permettent l’expression de comportements innés et favorisent la protection des animaux. Après réception des animaux, une semaine d’acclimatation sans intervention d’expérimentateurs sera respectée pour que les animaux puissent s’habituer à leur nouvel environnement et au personnel. Les chirurgies seront réalisées sous anesthésie générale gazeuse. Du matériel stérilisé sera utilisé. Un traitement analgésique et antiinflammatoire sera donné en pré-opératoire, ce qui réduit la douleur post-opératoire. Une voie anesthésiante locale sera réalisée avant incision. Un traitement analgésique et antiinflammatoire post-chirurgical sera donné pendant 2 jours après chirurgie. La chirurgie sera réalisée en maintenant la température corporelle (tapis chauffant). Un gel oculaire sera appliqué pour éviter le dessèchement des yeux pendant l’opération. Le champ opératoire sera filmé avec un microscope et l’opération sera suivie sur un écran afin d’augmenter la précision des gestes chirurgicaux. Des lampes froides seront utilisées pour éclairer le champ opératoire. Une injection de liquide physiologique sera administrée dans la cavité abdominale en fin d’opération pour réhydrater les animaux et favoriser l’élimination des toxines. Après opération, les animaux seront allongés dans des cages de réveil chauffées puis transférés dans leur cage individuelle standard avec enrichissement du milieu (dôme de nidation et coton). Des croquettes humides seront disposées sur la litière. Habituellement, cette chirurgie n’entraine pas de mortalité postopératoire et montre un retour au poids normal après 2 jours. L’équipe maîtrise la chirurgie stéréotaxique chez le rongeur, comme en attestent des publications depuis plus de 20 ans, et elle a installé un environnement technique dédié qui fait référence (vidéo-monitoring, développement de masque anesthésique spécifique, gestion de la douleur, etc). Ce savoir-faire accroît le raffinement des procédures. Une surveillance particulière quotidienne (2x par jour, avec inspection approfondie) sera faite pour s’assurer du bien-être de chaque individu.

Choix des espèces

La souris représente l’espèce la plus adaptée au type de recherche que nous menons. Cet animal nous permet d’obtenir des analyses fines du comportement alimentaire. Enfin, cette espèce a été bien étudiée par la communauté scientifique et nous disposons maintenant d’outils génétiques spécifiques à cette espèce et d’intérêt dans notre projet. Les expériences seront réalisées sur des souris C57BL/6J jeunes adultes, âgées de 8 à 12 semaines. Cet âge correspond aux coordonnées fournies par l’atlas stéréotaxique de la souris.

1 710 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une chirurgie cérébrale sous anesthésie, une privation alimentaire contrôlée avec isolement, et un conditionnement par trois chocs électriques d'une seconde. Elles sont tuées entre cinq et quatre-vingt-dix minutes après ce conditionnement pour des analyses du cerveau. Le projet cherche à distinguer le vieillissement normal de la mémoire de la maladie d'Alzheimer, en comparant des souris jeunes et des souris de vingt à vingt-deux mois.

Objectifs

La réalisation du présent projet intervient dans le cadre d’un besoin sociétal croissant concernant la prise en charge des individus vieillissants. En effet, le vieillissement de la population de nos sociétés occidentales est en train de devenir un problème de santé publique. Le nombre de personnes atteintes de formes pathologiques de vieillissement, comme la Maladie d’Alzheimer, est en croissance constante et se traduit par une augmentation parallèle des dépenses de santé. Cependant, un des problèmes majeur des études s’intéressant au vieillissement est qu’une grande majorité de ces dernières s’attachent à étudier les mécanismes altérés dans des cas pathologiques, dont le plus répandu est la Maladie d’Alzheimer. De ce fait, de nombreux aspects du vieillissement normal (qui semblent plus subtils) et les altérations qui en découlent restent méconnues et/ou peu caractérisées, ce qui pose le problème de la distinction entre les modifications dues à la senescence ou à la pathologie. Ainsi, il convient de distinguer les altérations de la mémoire relevant du vieillissement normal de celles relevant du vieillissement pathologique afin de développer des approches thérapeutiques plus adaptées en fonction du type de vieillissement. L'objectif de ce projet est d’améliorer la caractérisation des déficits de mémorisation liés au vieillissement normal, afin de le distinguer plus clairement de la maladie d’Alzheimer, forme de vieillissement pathologique la plus répandue.

Bénéfices attendus

L'objectif de ce projet est d’améliorer la caractérisation des déficits de mémorisation liés vieillissement normal, afin de le distinguer plus clairement du vieillissement pathologique. Cette distinction plus fine permettrait de développer des approches thérapeutiques plus adaptées en fonction du type de vieillissement considéré.

Procédures

Les animaux sont soumis à une procédure chirurgicale sous anesthésie générale qui dure environ 45 min. Les animaux sont soumis à une procédure comportementale (1 seule fois) où il recevront 3 chocs électriques (0.3 mA, de 1 seconde).

Impact sur les animaux

Les effets indésirables chez les animaux sont liés à : - une chirurgie - une privation alimentaire - un isolement pour contrôler de manière fine la quantité de nourriture de chaque animal - un très court effet nociceptif dû à la procédure de conditionnement. Néanmoins, afin de réaliser nos études neurobiologiques, les animaux sont mis à mort rapidement (90 min ou 5 min) à la suite de ce conditionnement.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort après les procédures comportementales, en vue de la réalisation d’analyses.

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 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. Nous avons aussi effectué au préalable des analyses ex vivo afin d’améliorer au mieux la sensibilité de chaque technique immunohistochimique.

Raffinement

Pour les procédures avec restriction alimentaire, les animaux sont isolés une semaine avant le début de la restriction, afin de contrôler le rationnement alimentaire de chaque animal. Ces animaux sont surveillés et pesés quotidiennement à partir du moment où les animaux sont en restriction alimentaire et la quantité quotidienne de nourriture sera adaptée en fonction de leur poids. Leur perte de poids (95 à 88 % de leur poids de base) est ainsi progressive et contrôlée. Si la perte de poids dépasse les 12%, alors on augmente la ration alimentaire. Si l’animal continue à perdre du poids, alors on rajoute de la nourriture en poudre. Si malgré ces mesures conservatoires, l’animal ne reprend pas son poids initial, ceci est considéré comme un point limite et l’animal est sacrifié. Lors de l’isolement, un tube en carton est rajouté dans la cage pour augmenter l’enrichissement. De plus, on vérifie tous les jours que les cages avec des animaux seuls sont collées les unes aux autres pour augmenter les interactions olfactives et visuelles. Outre le poids, d’autres indices seront surveillés quotidiennement durant tout le temps des procédures et des points limites précis et adaptés ont été définis. En cas de présence d’individus agressifs avec leurs congénères, l’individu agressif est isolé. Les animaux présentant des lésions cutanées reçoivent une pulvérisation d’un spray antiseptique sur la zone concernée, ainsi qu’une injection sous-cutanée d’un anti-inflammatoire non-stéroïdien pour atténuer la douleur. Au cours des procédures expérimentales, si un des points limites est atteint, l’animal reçoit une injection sous-cutanée d’un anti-inflammatoire non-stéroïdien pour atténuer la douleur. Si nous n’observons pas d’amélioration, nous ferons intervenir la vétérinaire responsable. En cas d’absence d’amélioration après traitement, il sera mis à mort par dislocation cervicale. Si après 24h l’état de l’animal s’est amélioré, avec une reprise de poids, celui-ci est conservé dans l’étude.

Choix des espèces

La souris: -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: pour une comparaison des résultats, l’étude des mécanismes neurobiologiques responsables du passage d’une mémoire normale à une mémoire traumatique implique l’utilisation de cette espèce -permet des approches invasives (approches pharmacologiques etc.) permettant d’étudier l’effet de molécules sur le système nerveux central et les phénomènes de mémorisation via l’étude comportementale -offre la possibilité d’être manipulée génétiquement par injection de virus ce qui permettra l’analyse des modifications neuromorphologiques. Tous les animaux utilisés seront adultes. Cependant, il y aura deux conditions d’âge. Il y aura tout d’abord des animaux jeunes adultes (âgés de 3 à 4 mois) qui serviront de groupe contrôle pendant le test, les animaux jeunes ne devant pas présenter de déficit de mémorisation. Ensuite, il y aura des animaux âgés (20 à 22 mois) qui, selon les données antérieures, présentent un déficit de mémorisation dans la tâche comportementale utilisée.

1 070 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Exposés dès l'adolescence à l'alcool et à des cannabinoïdes, ils sont soumis à des sessions de consommation d'alcool puis à une craniotomie pour implanter une électrode mesurant la dopamine. Le projet étudie la comorbidité entre schizophrénie et troubles de la consommation d'alcool sur un modèle induit dès la période embryonnaire. Le porteur affirme que ces mécanismes psychiatriques complexes ne sont pas remplaçables par des méthodes in vitro ou in silico.

Objectifs

L'objectif principal de ce projet est d'étudier l'impact d'expositions précoces aux drogues sur les troubles de la consommation d'alcool à l'âge adulte dans un modèle animal de schizophrénie. En effet il existe une prévalence élevée de patients atteints de schizophrénie qui présentent un trouble de la consommation d'alcool. Les consommations d'acool et de cannabis sont fréquentes à l'adolescence aussi bien dans la population générale que chez les sujets qui risquent de présenter la maladie. Nous chercherons donc à étudier le rôle de ces expositions précoces d'alcool et d'agent cannabinoides sur les comportements des animaux modèles de schizophrénie mais également sur la neurotransmission dopaminergique. En effet la dérégulation de ce système de neurotransmission est directement impliquée aussi bien dans les troubles de la conosmmation d'alcool que dans ceux associés à la schizophrénie.

Bénéfices attendus

L'exposition précoce à l'alcool durant l'adolescence est nécessaire pour l'observation à l'âge adulte d'une consommation exagérée d'alcool. Nous n'avons pour le moment aucune information concernant la co-exposition avec des agents cannabinoides, drogues très fréquemment consommée par les adolescents et les jeunes adultes atteints de schizophrénie ou non. Grâce à ces expériences, nous pourrons obtenir des données importantes concernant les mécanismes neurobiologiques qui sous-tendent les troubles de la consommation d'alcool dans un modèle pertinent pour l'étude de la schizophrénie. L'aspect neurobiologique de ce projet aidera la communauté scientifique à mieux comprendre l'impact d'une exposition précoce à des drogues couremment utilisées sur les systèmes dopaminergiques.

Procédures

Les animaux seront soumis à des sessions de consommation d'alcool volontaire soit dans la cage de stabulation (24 heures 1 jour sur 2 pendant 8 à 15 semaines), soit dans des cages d'auto-administration opérante (sessions de 15 minutes, 5 jours par semaine sur une période de 4-5 mois). A l'âge adulte une partie des animaux seront soumis à une craniotomie (30 à 40 minutes) dont l'objectif est d'implanter une micro-électrode d'enregistrement de la libération de dopamine, neurotransmetteur crucial aussi bien dans les troubles observés dans la schizophrénie que dans les troubles de la consommation de drogues.

Impact sur les animaux

Douleurs post-opératoires de palier 1 l'âge adulte suite à l'implantation des canules par craniotomie. Durée prévue : 2-3 jours

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à la fin de cette procédure pour nous permettre de collecter les cerveaux pour des analyses histologiques, biochimiques ou génétiques nécessaires pour finalser le projet.

Remplacement

Les études de mécanismes complexes de maladies psychiatriques comme la schizophrénie ou l'addiction ne sont pour le moment pas remplaçables par des méthodes in vitro ou in sillico. Les mécanismes impliqués sont trop complexes pour pouvoir être simplifiés à ce jour. Le modèle que nous avons choisi fait partie des modèles les plus utilisés et les plus complets avec une validité de ressemblance, une validité de construction et une validité de prédiction très bien décrites dans la littérature.

Réduction

Le nombre d'animaux nécessaire à chacune des expériences a été estimé sur la base d'expériences précédentes utilisant un autre modèle animal de schizophrénie et en prenant en compte la variabilité interindividuelle observée aussi bien dans les modèles animaux que dans les différents paradigmes comportementaux utilisés. Nous utiliserons au maximum les mêmes animaux entre les différentes procédures pour limiter le nombre total d'animaux utilisés dans ce projet. De plus nous réaliserons les expériences aussi bien sur les mâles que sur les femelles pour ne pas avoir à éliminer les animaux surnuméraires mais également, dans le but d'une réduction, ne pas à avoir à refaire tout ce projet ultérieurement uniquement sur les femelles (et donc euthanasier les ratons mâles surnuméraires à ce moment).

Raffinement

Tout au long du projet les animaux seront surveillés quotidiennement et des points limites adaptés à chaque procédure expérimentale ont été établis avec une prise en charge de la douleur et de la souffrance potentielles adaptée à chaque procédure. Les animaux seront stabulés dans des cages enrichies grâce à une buchette en bois et un tunnel en carton.

Choix des espèces

Le modèle MAM est un modèle décrit chez le rat et nous développons ce projet dans le cadre d'une collaboration multicentrique qui a très largement décrit ce modèle en France. Pour poursuivre nos études en commun, nous devons utiliser le même modèle que nos collaborateurs. Le rat est un modèle idéal pour l'étude de la comorbidité troubles de la consommation d'alcool/schizophrénie en particulier en ce qui concerne certaines études comportementales comme l'auto-administration d'alcool qu'il est plus difficile d'observer chez les souris. Les animaux seront utilisés tout au long de leur vie. La mise en place du modèle MAM se déroule au cours de la période embryonnaire et les animaux issus des cette première procédure seront utilisés jusqu'à l'âge adulte. Tous les petits seront soumis à la procédure d'exposition aux drogues pendant la période d'adolescence (entre les jours 28 et 50). Les rats seront conservés jusqu'à l'âge adulte pour évaluer les effets d'une telle pré-exposition précoce sur les comportements et la neurobiologie à l'âge adulte.

600 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent des examens d'imagerie sous anesthésie pouvant durer jusqu'à deux heures et demie, une partie recevant une injection abdominale déclenchant une inflammation ou une diète enrichie en gras. Le projet cherche à comprendre le rôle de l'inflammation cérébrale dans la prise alimentaire et l'obésité. Le porteur affirme s'être assuré de l'absence d'approche in vitro capable de reproduire cette interaction multicellulaire.

Objectifs

Ce projet vise à caractériser, par Imagerie par Résonance Magnétique, la réaction inflammatoire cérébrale survenant après un repas standard ou un repas enrichi en gras. Ces expériences s’inscrivent dans le cadre plus large d’un projet multidisciplinaire, où il a été suggéré par d’autres méthodes, que cette inflammation cérébrale était faible et presque indétectable après un repas standard mais exacerbée après un repas enrichi en gras. Cette inflammation apparaît en particulier dans les cellules immunitaires du cerveau, dans l’hypothalamus, structure impliquée dans la régulation de la prise alimentaire. L’hypothèse est que cette réponse inflammatoire pourrait influencer le comportement alimentaire, en modifiant par exemple la sensation de satiété. Cependant, dans un contexte de suralimentation, d’apports trop riches en graisses, cette inflammation devient chronique et n’a plus d'effet bénéfique sur la prise alimentaire. Ce projet consistera à étudier et caractériser la réponse inflammatoire par Imagerie par Résonance Magnétique, dans le cerveau après un repas standard ou un repas enrichi en gras.

Bénéfices attendus

L'ensemble de l'étude vise à comprendre comment les cellules immunitaires du cerveau particient au contrôle de la prise de nourriture et à la perception de satiété, et, à long terme, comment ce méchanisme participe au développement de l'obésité.

Procédures

Les souris seront exposées à des tests d'imagerie médicale pour une durée maximale de 2H30, anesthésie incluse. Les souris peuvent subir un ou plusieurs tests d'imagerie. Une partie des animaux seront soumis à un traitement pharmacologique par une injection dans l'abdomen, d'une durée d'environ une minute.

Impact sur les animaux

Une partie des animaux vont subir une injection dans l'abdomen qui induira un début d'inflammation générale, mais dont les effets n'apparaitrons que lorsque les animaux seront sous anesthésie. Une partie des animaux aura une diète enrichie en gras, supposée induire une inflammation cérébrale.

Devenir

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

Remplacement

Nous nous sommes assurés de l'inexistence d'approches alternatives in vitro qui pourraient être utilisées pour reproduire l'interaction entre inflammation microgliale et alimentation. En effet les méthodes in vitro basées sur la culture cellulaire ne présentent pas les systèmes de communication multicellulaires nécessaires pour ce projet.

Réduction

Plusieur mesures sont appliquées pour permettre la réduction du nombre d'animaux utilsés dans ce projet : - une etude préliminaire sur un nombre restreint d'animaux pour s'assurer d'un déroulement efficace des expériences et - l'utilisation de tests statistiques optimaux, pour avoir le nombre d'animaux minimal sans compromettre la validité de nos résultats.

Raffinement

Conditions d’hébergement : Les animaux sont soumis à un cycle inversé d’alternance jour nuit 12h - 12h et ont accès à volonté à la nourriture et à l’eau. Le cycle inversé est utile pour notre étude car les animaux mangent la nuit et jeune le jour. Pour étudier la prise de nourriture, nous avons besoin que les animaux se nourrissent le jour. Une période d’acclimatation est respectée pendant laquelle ils sont habitués au cycle inversé de l'animalerie, à la préhension et à la présence de l’expérimentateur. Les souris sont stabulées dans un environnement enrichi selon le protocole défini par l'animalerie. Suivi des animaux : L’état de santé des animaux sera surveillé tout au long de l’expérience et évalué grâce à une grille codifiant le niveau de douleur. Cela nous permettra d’intervenir immédiatement et de manière appropriée dès le moindre signe de souffrance (notamment, suppression de la douleur grâce à l’administration d’antalgiques).

Choix des espèces

La souris représente l’espèce la plus adaptée au type de recherche que nous menons. En effet, le cerveau de souris permet une analyse neuroanatomique de haute résolution concernant les réseaux cellulaires activés en fonction de différents signaux métaboliques. Sa taille est compatible avec la microdissection d’aires cérébrales d’intérêt permettant des analyses biochimiques ou moléculaires. Cet animal nous permet également d’obtenir des analyses fines du comportement alimentaire. La réalisation de différents tests fonctionnels permettant l’analyse des paramètres métaboliques est aussi possible chez cet animal. Enfin, cette espèce a été bien étudiée par la communauté scientifique et nous disposons maintenant d’outils génétiques spécifiques à cette espèce et d’intérêt dans notre projet. Les animaux seront adultes, pour travailler sur un cerveau mature et stable.

12 macaques rhésus vont être utilisés, gardés vivants et réintroduits dans leur groupe, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent une chirurgie d'environ quatre heures pour poser un plot de tête, un entraînement à l'IRM éveillée de 6 à 12 mois et des séances d'imagerie sous anesthésie avec injection d'un agent de contraste, pour comparer la perception de la voix entre espèces. Le porteur indique que la capture et la séparation du groupe provoquent du stress, que le contrôle hydrique limite la ration d'eau à la séance d'entraînement, et que l'anesthésie et l'agent de contraste comportent des risques pour le foie. Sur le remplacement, il affirme qu'une étude comparative entre espèces ne peut se faire sans recourir à des animaux.

Objectifs

Ce projet vise à utiliser l'IRMf pour mesurer l'activité cérébrale dans des conditions d'écoute passive et la comparer entre des groupes de sujets de taille comparable entre marmousets, macaques et humains. Les macaques seront scannés soit éveillés soit sous anesthésie en IRM 3T. Deux expériences seront réalisées: la localisation d'un patch vocal (neurones sensibles et spécifiques au traitement des vocalisations des macaques) et comparaison inter-espèces.

Bénéfices attendus

Nous espérons que cette recherche fournira de nouvelles informations cruciales sur les bases cérébrales du traitement de l'information vocale chez les macaques. En particulier, nous mesurerons la localisation anatomique et la variabilité interindividuelle des patchs vocaux des macaques avec une taille d'échantillon et une puissance statistique comparables à celles des études humaines, pour une comparaison optimale entre espèces.

Procédures

Entrainement à l'IRM éveillé: 1 à 2 sessions par jour de 10 minutes (pour les nouveaux animaux) à 1h (lorsque les animaux sont habitués) par animaux pendant 6 à 12 mois. Chirurgie pour la pose du plot de tête pour le scanning IRM éveillé; durée chirurgie: environ 4h. Durée session imagerie sous anesthésie: 3h environ pour les premiers animaux puis environ 1h30-2h pour les suivants.

Impact sur les animaux

Des nuisances sont attendues chez les animaux pour la partie imagerie : (1) lors de la préparation : mise à jeun, séparation de l’animal de son groupe et capture provoquent du stress ; la chirurgie de pose du plot de tête et ses potentielles complications pendant l’anesthésie, la chirurgie elle-même ou les infections post-chirurgicales ; durant l’entrainement à l’IRMf éveillée le contrôle hydrique est aussi une nuisance pour l’animal car il n’obtient sa ration journalière d’eau que pendant et après la séance d’entrainement(2) lors de l’acquisition IRM : l’anesthésie et ses potentielles complications respiratoires/cardiaques, l’injection intraveineuse de MION en agent de contraste et ses potentiels effets secondaires au niveau du foie, l’intubation si l’anesthésie le nécessite et (3) après la séance :injection d’un chélateur pour limiter l’effet de l’agent de contraste sur l’organisme et le foie en particulier.

Devenir

Le projet ne prévoit la mort d'aucun individu, ils seront tous réintroduit dans leur groupe sociaux.

Remplacement

Il s’agit d’une étude comparative : par définition celle-ci compare des résultats obtenus chez l’humain à ceux obtenus chez d’autres espèces existantes, afin d’inférer des mécanismes potentiellement présents chez un ancêtre commun, ici les mécanismes comportementaux et neuronaux de la perception de l’information vocale. Il n’est pas possible d’utiliser cette approche expérimentale sans avoir recours à des animaux.

Réduction

Le nombre d'animaux utilisé sera minimal pour réduire autant que possible le nombre de singes impliqués, mais sera suffisant pour permettre une puissance statistique importante pouvant rendre les données interprétables.

Raffinement

Les animaux sont hébergés en binômes, avec de l'enrichissement structurel et alimentaire renouvelé fréquemment. La réduction du temps d’isolement du singe de son binôme permet de réduire le stress et la possibilité de tensions lorsque le singe sera replacé dans sa cage. La modification de la mise à jeun n’affectera pas le binôme puisque la mise à jeun aura lieu pendant la nuit. Les singes seront sédatés puis anesthésiés et le contrôle des constantes se fera tout le temps du scan jusqu’au réveil. L’ajout d’agent de contraste permettrait d’améliorer la qualité des images tout en diminuant le nombre de sessions de scan par animal. Si un quelconque problème arrive lors de l’anesthésie gazeuse pendant l’IRM, alors le scan sera stoppé immédiatement et l’animal sera réveillé et surveillé.

Choix des espèces

Cette étude comparera les données observées chez l’humain à celles mesurées chez deux espèces de primates nonhumains: macaques et marmousets. Les raisons justifiant le choix des macaques comme espèce de comparaison sont les suivantes : - Ils sont relativement proches de nous sur le plan phylogénétique de sorte que les résultats nous renseigneront sur l'histoire de l'évolution relativement récente ; - Ils utilisent des vocalisations complexes et variées, bien caractérisées acoustiquement ; - Il s'agit d’un modèle neuroscientifique largement étudié, en particulier pour les neurosciences auditives, de sorte que les résultats obtenus seront interprétables en relation avec une grande quantité de données complémentaires ; - Enfin, ils peuvent être scannés en IRMf sur le même scanner que les humains, ce qui constitue un pont unique entre l'IRMf humaine et la littérature électrophysiologique sur les singes. Nous constituerons un groupe formé de sub-adultes afin de faciliter la gestion et l’entraînement dans les premières phases du projet, et afin qu’ils soient à un âge de jeune adulte pendant le durée du projet, pour comparaison optimale avec les groupes d’humains aussi constitués de jeunes adultes.