Système nerveux

3 780 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, certaines recevant jusqu'à soixante-huit injections sur un mois. Elles servent à tester deux substances censées bloquer une molécule impliquée dans la mémoire, contre la maladie d'Alzheimer. Les tests comportementaux mesurent la mémoire et l'anxiété, l'un d'eux pouvant provoquer une douleur modérée de quelques secondes. La mise à mort permet de prélever des tissus, dont certains à l'état frais pour des analyses ex vivo.

Objectifs

L’objectif de cette étude est de tester des substances pouvant agir comme traitement dans le cerveau de la souris, afin de lutter contre la maladie d’Alzheimer, en particulier contre les troubles de la mémoire. Deux substances ont été choisies car elles sont capables de bloquer l’action d’une petite molécule naturellement produite par le cerveau. Cette molécule peut modifier l’activité des neurones (les cellules du cerveau) ainsi que la structure des connexions entre ces cellules. Elle agit en se fixant sur un type particulier de “récepteur” (une sorte de capteur situé sur les neurones), qui joue un rôle important dans la transmission des informations et la mémoire. On a observé que cette molécule est présente en plus grande quantité chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer, et qu’elle contribue à certains symptômes, comme les pertes de mémoire et les perturbations de l’activité du cerveau. Le but de ce projet est donc de vérifier si les deux substances sélectionnées peuvent devenir des traitements efficaces contre la maladie d’Alzheimer, en les testant sur trois modèles de souris reproduisant cette maladie.

Bénéfices attendus

Dans le monde, environ 50 millions de personnes sont touchées par des troubles importants de la mémoire et du raisonnement, dont la maladie d’Alzheimer est la forme la plus fréquente. Cette maladie concerne environ une personne sur trois après 80 ans, et le nombre de personnes touchées augmente avec le vieillissement de la population. Aujourd’hui, il n’existe pas encore de traitement permettant de guérir cette maladie. Trouver de nouvelles solutions est donc une priorité majeure pour la santé publique. Notre équipe de recherche s’intéresse à une petite molécule présente dans le cerveau qui semble jouer un rôle important dans la communication entre les cellules du cerveau. Cette molécule est retrouvée en plus grande quantité chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer. Dans ce projet, nous allons tester deux substances pour voir si elles peuvent corriger les problèmes de communication entre les cellules du cerveau et améliorer les troubles de la mémoire liés à cette maladie. Les résultats obtenus seront très importants pour savoir si ces substances pourraient, à l’avenir, être développées comme traitements chez l’être humain.

Procédures

Certaines souris seront entrainées pour des analyses de comportement afin de comprendre leurs capacités de mémorisation et leurs niveaux d'anxiété. Ces analyses de comportement dureront quelques minutes par jour par souris sur une durée d'un mois. D'autres souris seront traitées avec un composé thérapeutique dans le but de développer un traitement pour la maladie d’Alzheimer. Certaines souris traitées le seront pendant toute la durée du comportement (1 mois donc 68 injections) et certaines souris seront traitées uniquement 4 jours (8 injections). Chaque injection ne durera que quelques secondes par jour. Les injections seront faite 2 fois par jour et peuvent aussi induire une nuisance.

Impact sur les animaux

Le projet s’intéresse à la mémoire. Par conséquent les effets indésirables principaux pourront se manifester par des troubles de la mémoire. Les tests comportementaux seront majoritairement sans douleur (un seul test peut entrainer une douleur modérée transitoire de quelques secondes). Il pourrait y avoir une douleur transitoire lors de l'injections des composés.

Devenir

Après les tests comportementaux, les animaux seront euthanasiés pour prélever des tissus et réaliser des études post-mortem. Certains animaux seront euthanasiés pour prélever des tissus afin de maintenir les circuits neuronaux actifs mais aussi pour effectuer certaines analyses ex-vivo qui nécessitent des préparations à partir de tissus frais.

Remplacement

Pour comprendre comment fonctionne le cerveau et comment la maladie d’Alzheimer affecte la mémoire et le comportement, il est nécessaire d’étudier un cerveau complet, comme celui des mammifères. En effet, les modèles plus simples (comme des cellules en laboratoire, des simulations informatiques ou des animaux très simples) ne permettent pas de reproduire toute la complexité du cerveau et de ses connexions. Nous utilisons donc des souris, car ce sont aujourd’hui les modèles les plus adaptés pour étudier cette maladie.

Réduction

Le nombre de souris utilisé est soigneusement calculé pour obtenir des résultats fiables tout en évitant d’en utiliser plus que nécessaire. De plus, chaque souris participe à plusieurs étapes de l’étude lorsque cela est possible, afin de limiter le nombre total d’animaux. L’organisation des groupes est aussi optimisée pour utiliser au maximum les animaux élevés dans ce projet. Avant de faire ces tests sur les animaux, nous avons d’abord réalisé des expériences en laboratoire (sur des cellules) pour sélectionner les substances les plus prometteuses. Cela nous a permis de réduire le nombre de substances testées sur les animaux, en ne gardant que deux substances actives et une substance de comparaison.

Raffinement

Tout au long de l’étude, le bien-être des animaux est une priorité. Les chercheurs surveillent attentivement tout signe de souffrance (comme une perte de poids, un manque d’activité ou un mauvais état du pelage). Si un problème apparaît, l’expérience est arrêtée immédiatement et l’animal est pris en charge, voir euthanasié si les moyens mis en oeuvre pour diminuer sa souffrance sont insuffisants. Avant les tests, les souris sont habituées progressivement à être manipulées par les chercheurs afin de réduire leur stress. Elles sont également placées dans un environnement calme avant chaque test pour qu’elles s’y acclimatent. Les expériences sont organisées de manière à augmenter progressivement le niveau d’inconfort, afin de ne pas perturber les résultats.

Choix des espèces

Nous avons une très bonne connaissance des caractéristiques biologiques des souris par les travaux scientifiques et techniques publiés. L’élevage selon les mêmes conditions assure la reproductibilité des expérimentations. Pour comprendre comment fonctionne le cerveau et comment la maladie d’Alzheimer affecte la mémoire et le comportement, il est nécessaire d’étudier un cerveau complet, comme celui des mammifères. En effet, les modèles plus simples (comme des cellules en laboratoire, des simulations informatiques ou des animaux très simples) ne permettent pas de reproduire toute la complexité du cerveau et de ses connexions. Nous utilisons donc des souris, car ce sont aujourd’hui les modèles les plus adaptés pour étudier la maladie d'Alzheimer. Cette étude permettra de développer une approche thérapeutique de la maladie d'Alzheimer. Nous disposons de techniques adaptées à cette espèce. Les animaux seront utilisés à l’âge adulte, où les premiers symptômes de la maladie d’Alzheimer peuvent être observés dans les lignées murines.

Pour reproduire chez le rat la neuropathie douloureuse provoquée par les chimiothérapies anticancéreuses, 192 rats reçoivent huit injections intraveineuses d'anticancéreux sur vingt-cinq jours, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Ils développent au fil des injections une allodynie, une douleur déclenchée par un contact normalement indolore, évaluée chaque semaine par des tests tactiles et thermiques. Le porteur qualifie cette induction de nuisance "indispensable à la conduite de l'étude". Un prélèvement sanguin final précède la mise à mort, destinée à des analyses sanguines et tissulaires.

Objectifs

La neuropathie périphérique chimio-induite est un effet indésirable caractéristique des anticancéreux neurotoxiques utilisés dans le cancer du sein, le cancer colorectal, le cancer du poumon. Cette neuropathie se manifeste par des désordres sensitifs dans les mains et les pieds (fourmillements, picotements et douleur), altérant la qualité de vie des patients et pouvant persister longtemps après la fin des traitements anticancéreux. La prise en charge thérapeutique reste très limitée, avec notamment aucun traitement préventif, et des traitements peu efficaces pour traiter les douleurs associées. Des travaux récents menés au sein de notre équipe de recherche ont mis en évidence l’activation de processus inflammatoires dans nos modèles animaux de neuropathie chimio-induite, et l’identification de potentielles cibles thérapeutiques pour atténuer les douleurs associées à cette neuropathie. Néanmoins, il reste difficile à ce stade d’identifier des anomalies inflammatoires communes à l’ensemble de ces modèles de neuropathie (différents types d’anticancéreux neurotoxiques), ce qui limite l’identification de cibles thérapeutiques robustes. L’objectif général de ce projet sera donc d’approfondir ces résultats préliminaires en explorant la neuroinflammation dans le contexte des neuropathies périphériques chimio-induites, à l’aide de modèles animaux harmonisés (en particulier en termes de durée de traitement) et validés, dans la perspective d’identifier et d’étudier de nouvelles cibles thérapeutiques.

Bénéfices attendus

Ce projet propose d’étudier la neuroinflammation dans les neuropathies périphériques chimio-induites chez l'animal dans la perspective d’identifier de potentielles cibles thérapeutiques permettant de prévenir oui traiter les neuropathies périphériques chimio-induites. Rappelons qu’à ce jour la prise en charge des neuropathies périphériques chimio-induites est très limitée, avec aucune stratégie préventive recommandée et seule un médicament avec un niveau de recommandation modérée pour le traitement des douleurs neuropathiques associées. Ainsi ce projet pourrait ouvrir de nouvelles perspectives de traitement et de prévention des neuropathies périphériques chimio-induites.

Procédures

Tous les animaux des modèles de neuropathie périphérique chimio-induite recevront des injections intraveineuses (anticancéreux ou véhicule de l’anticancéreux) sous sédation légère. Le nombre total d’injections sera de 8 sur 25 jours, et pour une durée des injections de 10 secondes (max). Tous les animaux seront suivis par des tests comportementaux hebdomadaires et jusqu’à la fin des injections. Les tests comportementaux dureront en moyenne 5 à 10 min par animal. Il n’y aura aucun prélèvement sanguin durant les procédures. Un seul prélèvement sanguin total sera réalisé en fin de procédure sous anesthésie profonde (isoflurane à 4%) et avec analgésie, à la suite de quoi les animaux seront mis à mort.

Impact sur les animaux

L’induction de la neuropathie périphérique chimio-induite chez l’animal sera une nuisance à part entière, mais indispensable à la conduite de l’étude. Les injections intraveineuses d’anticancéreux seront réalisées avec une sédation légère. La neuropathie périphérique chimio-induite sera associée à des désordres nociceptifs qui seront évalués dans le cadre du projet (test mesurant l’allodynie tactile et thermique) et qui se développeront au fur et à mesure des injections d’anticancéreux. L’allodynie est une réponse douloureuse à un stimulus qui ne l’est pas en condition normale. L’allodynie est mesurée grâce à un stimulus non douloureux tactile (von frey électronique) ou thermique (immersion de la patte à 10°C) et qui sera perçu comme douloureux. La mesure de l’allodynie offre un critère de jugement plus éthique que l’hyperalgésie (application d’un stimulus douloureux, ex : pression de la patte ou application de température nociceptive à 0 ou 4°C). De plus, l’allodynie est caractéristique de la douleur neuropathique en clinique chez l’homme. Les administrations répétées d’anticancéreux seront responsables d’une réduction du gain de poids des animaux. Le poids des animaux sera suivi régulièrement dans le cadre des administrations d’anticancéreux (dose en mg/kg et mesure bi-hebdomadaire), et permettra de contrôler la tolérance des animaux aux anticancéreux. Comme la douleur neuropathique est étudiée dans ce projet, il ne sera pas possible de mettre en place une analgésie continue chez l’animal. Les réponses nociceptives sont objectivables chez l’animal lors des tests nociceptifs (ici de l’allodynie), mais les animaux ne présentent habituellement pas de réponses douloureuses spontanées ou lors de la manipulation des animaux. Il est important de rappeler que, pour ce type d’étude avec des tests comportementaux, les animaux doivent conserver un très bon état général (activité spontanée, comportement), car des altérations sévères de l’état général biaiseraient la qualité des résultats obtenues avec les tests comportementaux.

Devenir

Les expérimentations conduiront à la mise à mort des animaux pour permettre des analyses biologiques sanguines et tissulaires afin d'optimiser l'emploi des animaux à des fins de recherche

Remplacement

Ce type d'étude sur modèle animal de neuropathie périphérique chimio-induite n'est pour le moment pas encore remplaçable par des modèles in vitro. Des travaux sont en cours sur cellules souches humaines de neurones ou organoïdes. Mais ces modèles in vitro ne permettent pas encore d'appréhender la complexité de la physiopathologie des neuropathie périphérique chimio-induite, qui n'est-elle-même pas encore complètement élucidée. Enfin, s'agissant d'une étude sur la douleur neuropathique, l'animal vivant est encore nécessaire pour explorer, évaluer et valider les troubles nociceptifs par l’intermédiaire de tests comportementaux.

Réduction

Le nombre d’animaux sera limité à 12 par groupe et par sexe, afin de respecter le principe de réduction tout en garantissant la robustesse scientifique de l’étude. Dans ce type d’étude exploratoire, une diminution plus importante du nombre d’animaux ferait courir un risque élevé de ne pas pouvoir conclure, ce qui entraînerait une perte de valeur scientifique et une utilisation inutile des animaux. Le nombre retenu permet de réaliser des analyses statistiques fiables, fondées sur des tailles d’effet attendues suffisamment larges pour mettre en évidence des différences pertinentes entre les groupes.

Raffinement

Les tests comportementaux ont été choisis car d’une part ils sont les moins douloureux pour les animaux, et d’autre part, ils sont plus proches de la clinique humaine. Ensuite une surveillance renforcée et des points limites précis, ont été établis sur la base d’une solide expérience sur de nos modèles animaux, dans l’objectif de maintenir leur bien-être animal tout au long de l’étude.

Choix des espèces

Le choix du rat plutôt que la souris se justifie d’abord par sa taille, qui permet de prélever une quantité plus importante de matériel biologique par individu et donc de limiter le nombre total d’animaux nécessaires tout en répondant aux objectifs scientifiques. La souche Sprague-Dawley, connue pour son comportement calme et sa bonne maniabilité, est particulièrement adaptée aux tests comportementaux de la douleur, contrairement à des souches plus actives comme Lou ou Wistar qui peuvent introduire davantage de variabilité dans les mesures. L’utilisation de cette souche s’appuie également sur l’expertise existante et des données antérieures au sein du laboratoire, ce qui renforce la robustesse et la comparabilité des résultats. Les animaux seront utilisés à un âge correspondant à de jeunes adultes (environ 9 semaines), ce qui est cohérent avec la plupart des études publiées et facilite la comparaison avec la littérature ainsi qu’avec les données internes. Des mâles et des femelles seront inclus afin de refléter la réalité clinique des traitements par paclitaxel, administrés aussi bien chez les hommes que chez les femmes, et de prendre en compte d’éventuelles différences liées au sexe dans les réponses aux traitements.

Pour tester une protéine présentée comme "anti-âge" et son "potentiel thérapeutique" contre la maladie d'Alzheimer, 24 prosimiens vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Chaque animal subit une injection de la molécule directement dans le cerveau par chirurgie, puis des tests de mémoire répétés. Le sang et les tissus sont prélevés après la mise à mort, pour des analyses moléculaires. Les bénéfices annoncés visent une "utilisation future chez l'être humain", quand l'atteinte portée à ces petits primates est immédiate.

Objectifs

Le projet vise à étudier le rôle d'un complexe de protéines anti‑âge dans le système nerveux central de petits primates et son potentiel thérapeutique pour le traitement des pathologies associées au vieillissement et à la neurodégénérescence chez l’être humain. Ce complexe protéique additionne les actions anti-sénescentes et neuroprotectrices, anti-inflammatoires et favorise un environnement neurovasculaire plus sain afin de cibler trois aspects essentiels du vieillissement physiologique et de la maladie d’Alzheimer. Nous souhaitons vérifier si l’augmentation de la production de ce complexe protéique dans le cerveau a des effets bénéfiques chez des animaux âgés, afin de confirmer son potentiel thérapeutique en vue d’une utilisation future chez l’être humain. Les animaux seront soumis à plusieurs tests de mémoire qui nous permettront de quantifier l’évolution des performances mnésiques au cours du projet et d’évaluer l’efficacité du traitement au niveau cognitif et cérébral. Les tissus seront prélevés pour analyse moléculaire ultérieure.

Bénéfices attendus

Il est reconnu que les modèles murins présentent des limites importantes lorsqu’il s’agit d’étudier le vieillissement cérébral et les fonctions cognitives. Ainsi, les effets observés sur la protéine d'intérêt chez la souris (un vieillissement plus sain et une augmentation de l’espérance de vie) ne permettent pas, à eux seuls, de procéder à une extrapolation fiable à l'être humain. Conformément aux directives réglementaires, une validation sur un modèle plus proche de l'homme est nécessaire avant toute application clinique. Cette étape est essentielle pour réduire le risque d'échec lors des essais cliniques ultérieurs, pour caractériser plus précisément les effets indésirables potentiels dans un système plus comparable à celui de l'être humain, et pour confirmer la reproductibilité et la robustesse des résultats observés. Cette étude permettra de confirmer le potentiel thérapeutique de la protéine d'intérêt en vue d’une utilisation future chez l’être humain.

Procédures

Les animaux seront soumis à des tests comportementaux qui durent de 25 à 50 minutes maximum. Les tests seront espacés de 2 jours au moins. Les animaux auront 1 injection ( moins d'une minute) pour l'anesthésie et l analgésie suivie d'une chirurgie cérébrale (durée 20 à 30 minutes) pour l'injection de la molécule d'intéret dans le cerveau. En fin de procédure le sang sera prélevé sous anesthésie et analgésie et après mise à mort, les tissus seront prélevés.

Impact sur les animaux

Les tests de comportement peuvent engendrer un stress mais les animaux étant observés en libre circulation dans l'arène et étant habitués à être manipulés, le stress est très faible. Les injections peuvent être responsables d'un stress léger lors de la contention. La chirurgie cérébrale sous anesthésie et analgésie peut engendrer des gènes post-opératoires ou un stress de l'animal.

Devenir

les animaux seront euthanasiés pour récupération de sang et tissus pour analyse moléculaire ultérieure

Remplacement

Aucun modèle in vitro ou in silico ne reproduit la complexité du vieillissement cérébral in vivo. L'effet du traitement sur la mémoire nécessite un suivi comportemental longitudinal chez des animaux vivants. Cette espèce présente une variabilité individuelle proche de celle de l'homme, facilitant la comparaison des effets du vieillissement.

Réduction

Sur la base de l’expérience acquise, une stratégie de réduction a été mise en œuvre en privilégiant un suivi expérimental longitudinal avec mesures répétées. Chaque animal est évalué avant et après administration des deux vecteurs viraux, permettant ainsi à chaque individu de constituer son propre contrôle. Ce choix méthodologique permet de prendre en compte la variabilité interindividuelle, d’augmenter la puissance statistique et de réduire le nombre total d’animaux nécessaires, sans compromettre la validité scientifique du projet. Pour chaque groupe (vecteur vide et vecteur exprimant la protéine d'intérêt), le caractère et le profil cognitif des animaux sont précisément caractérisés avant traitement, puis suivis au cours du temps afin d’évaluer leur évolution. Cette approche maximise l’information obtenue par animal tout en limitant l’effectif utilisé.

Raffinement

Les animaux en élevage évoluent en volière enrichie avec des branches et des nichoirs et des tubes pour se cacher. L’observation des signes cliniques relatifs au bien-être des animaux sera réalisée quotidiennement. Les indicateurs privilégiés sont l’absence de variation anormale du poids corporel et l’état de forme générale (prostration, réactivité, agressivité). Les animaux ont 1 séance d'habituation avant de commencer les tests de comportement et sont récompensés par des friandises après chaque test. Pour la chirurgie cérébrale, les animaux seront sous anesthésie générale et analgésie. Les effets post opératoires seront traités par analgésique. Lors de l’euthanasie, pour éviter toute douleur avant la prise de sang intracardiaque et prélèvement de tissus, une analgésie et anesthésie sont réalisées.

Choix des espèces

Bien que les résultats obtenus chez la souris soient prometteurs, les modèles murins présentent des limites majeures pour l’étude du vieillissement cérébral et des fonctions cognitives complexes. En effet, des différences importantes existent entre rongeurs et primates en termes d’organisation et de complexité cérébrale, de dynamique du vieillissement, et mécanismes impliqués dans les fonctions cognitives supérieures. Le recours à un modèle de primate non humain, plus proche de l’Homme, est indispensable avant toute application clinique. Ce primate de petite taille présente des similarités structurelles et fonctionnelles avec les primates supérieurs. Par ailleurs, son vieillissement relativement rapide permet d’accéder à des individus âgés (5-6 ans, stade adulte avancé) dans des délais compatibles avec les objectifs expérimentaux, ce qui en fait un modèle particulièrement adapté à l’étude du vieillissement cérébral. De plus ce petit primate peut présenter des lésions cérébrales de type Alzheimer. En captivité l'espérance de vie des animaux est de 7-8 ans en moyenne et sa longévité maximale 12 ans.

Une heure d'anesthésie deux fois par semaine pendant six à huit semaines : 320 poissons zèbres vont être utilisés, tous tués, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque poisson est mis à jeun douze heures avant chaque séance d'imagerie du cerveau, destinée à suivre des cellules souches neurales. Le RNT relève un stress lors des premières séances, qu'il estime s'atténuer après trois ou quatre passages. Tous les poissons sont mis à mort pour le prélèvement du cerveau.

Objectifs

Notre projet a pour but de comprendre comment les cellules souches neurales du cerveau adulte chez les vertébrés s’organisent en une hiérarchie qui permet à la fois une augmentation globale du nombre de cellules souches et la production de neurones.

Bénéfices attendus

La population de cellules souches neurales du cerveau antérieur adulte chez les vertébrés est composée de trois sous-populations imbriquées. Ce projet permettra de caractériser de façon différentielle le comportement de ces trois sous-populations de cellules souches neurales, et de déterminer quels paramètres peuvent prédire leurs comportements. Il permettra de comprendre comment la combinaison des trois sous-populations souches et la coordination de leurs dynamiques individuelles assure à la fois le maintien de cellules souches et la production de neurones tout au long de la vie. Comprendre les mécanismes de maintien contrôlé des cellules souches neurales à l’intérieur du cerveau adulte est absolument crucial puisque, chez l’homme et l’animal, la perte de ces cellules corrèle avec des déficits cognitifs ou émotionnels, et à l’inverse leur amplification crée un terrain favorable au développement de tumeurs.

Procédures

Anesthésie pour Imagerie durant 1 heure, 2 fois par semaine, pendant 6 à 8 semaines.

Impact sur les animaux

Nous prévoyons un stress léger lors des premières sessions d’imagerie au moment où les poissons seront prélevés dans leur aquarium pour anesthésie. Ce stress dure quelques dizaines de secondes au maximum jusqu’à ce que l’animal s’endorme. D’expérience, il s’ensuit rapidement une habituation et aucun stress n’est visible chez l’animal au bout de 3-4 sessions d’imagerie. L’anesthésie elle-même, d’une durée d’une heure au maximum, peut être suivie d’effets indésirables légers de courte durée. Enfin, l’animal est mis en jeûne la veille de chaque session d’imagerie, pour une durée de 12 heures, jusqu’à la fin de la session d’imagerie du lendemain. Si un effet indésirable inattendu apparaissait, nous arrêtons cette expérience et mettrons a mort les animaux.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort afin de prélever le cerveau pour analyses ex vivo.

Remplacement

Nous souhaitons comprendre un aspect fondamental de la biologie des cellules souches neurales (CSNs), à savoir comment ces cellules s’organisent en sous-populations coordonnées dans le temps et l’espace. Le travail sur cellules souches neurales en culture, bien que techniquement possible, a révélé que les cellules souches neurales isolées montraient des comportements aberrants jamais observés in vivo, notamment concernant leur mode et leur fréquence de division. Par ailleurs, toute mise en culture détruira l’organisation spatiale entre cellules au sein de leur niche, donc leur coordination spatio-temporelle, et les relations de voisinage sont l’un des paramètres que nous souhaitons mesurer. Il n’est donc pas possible de travailler en culture pour ce projet.

Réduction

Nous limiterons précisément le nombre d’animaux utilisés aux besoins statistiques de nos analyses, et ces besoins ont été calculés précisément avec un biostatisticien. De plus, les poissons seront imagés par groupe de 10, et les films seront analysés avant de passer au groupe suivant. Ceci permettra d’adapter nos besoins : lorsqu’un nombre suffisant de cellules souches d’un groupe d’intérêt aura été filmé pour conduire des analyses statistiques, l’expérience pourra être interrompue. Enfin, notre procédure de suivi direct des cellules souches par imagerie au cours du temps permet également en elle-même de limiter le nombre d’animaux utilisés, puisqu’un seul poisson sert pour analyser les cellules à différents points de temps.

Raffinement

Nous limiterons précisément le nombre d’animaux utilisés aux besoins statistiques de nos analyses, et ces besoins ont été calculés précisément avec un biostatisticien. De plus, les poissons seront imagés par groupe de 10, et les films seront analysés avant de passer au groupe suivant. Ceci permettra d’adapter nos besoins : lorsqu’un nombre suffisant de cellules souches d’un groupe d’intérêt aura été filmé pour conduire des analyses statistiques, l’expérience pourra être interrompue. Enfin, notre procédure de suivi direct des cellules souches par imagerie au cours du temps permet également en elle-même de limiter le nombre d’animaux utilisés, puisqu’un seul poisson sert pour analyser les cellules à différents points de temps.

Choix des espèces

Nous avons choisi le poisson Danio rerio. Le cerveau adulte de Danio rerio, à la différence des modèles « classiques » mammifères, maintient un grand nombre de cellules souches neurales. Utiliser cette espèce permet donc d’avoir accès à un beaucoup plus grand nombre de cellules souches neurales par animal. Ces cellules sont également organisées en une monocouche superficielle au lieu d’être profondes, permettant des approches d’imagerie sans chirurgie. Ces deux points répondent au principe de « réduction ». Par ailleurs, les cellules souches neurales de Danio rerio sont identiques aux cellules souches des mammifères (cellules gliales, quiescentes, capables d’auto-renouvellement et de multipotence, et dont l’état d’activation est contrôlé par les même voies moléculaires). Les résultats obtenus seront donc directement transposables aux mammifères. Tous les animaux seront utilisés à l’âge adulte jeune (3 mois post-fécondation [mpf]), car nous travaillons sur la biologie des cellules souches neurales adultes. Les premiers signes de ralentissement de l’activité des cellules souches neurales sont observés in vivo à environ 5-6 mpf, et il est important également de nous placer avant ce stade.

Soumises à une chirurgie stéréotaxique du crâne pour recevoir une injection virale dans le cerveau, parfois complétée par l'implantation de fibres optiques, 1 238 souris sont utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Une puce RFID est insérée sous la peau pour suivre chaque individu dans un environnement semi-naturel, où le groupe est observé plusieurs semaines. Le projet vise à comprendre comment la vie en groupe façonne le comportement et le cerveau, avec des retombées annoncées sur la santé mentale renvoyées au long terme. Toutes les souris sont tuées à l'issue, une partie aussitôt après les tests comportementaux, l'autre pour extraire le cerveau et vérifier l'emplacement des virus et des électrodes.

Objectifs

Ce projet vise à mieux comprendre comment la vie en groupe influence le comportement individuel et le fonctionnement du cerveau. Pour cela, nous étudions des groupes de souris vivant ensemble dans des environnements proches de leurs conditions naturelles, afin d’observer comment ils s’organisent au quotidien. Nous étudions comment les individus s’organisent au sein d’un groupe, comment des règles et des rôles apparaissent, et comment chacun s’adapte à ces contraintes collectives. En suivant sur plusieurs semaines le comportement de chaque souris, nous cherchons à comprendre comment les interactions sociales façonnent progressivement les comportements individuels, tout en permettant à chaque individu de développer des caractéristiques propres. Ces recherches permettront de mieux identifier les situations dans lesquelles l’organisation sociale favorise l’adaptation et et la spécialisation des individus, mais aussi celles pouvant rendre certains plus vulnérables face aux changements de leur environnement. À terme, ces résultats contribueront à une meilleure compréhension du lien entre environnement social, comportement et santé mentale.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à améliorer la compréhension des mécanismes par lesquels l’organisation sociale influence le comportement individuel et le fonctionnement des circuits neuronaux. En étudiant des microsociétés de souris dans un environnement riche et proche de leurs conditions naturelles, il permettra de caractériser l’émergence de dynamiques collectives telles que la coordination, la répartition des rôles et le partage des tâches au sein d’un groupe. Les résultats attendus contribueront à mieux comprendre la variabilité inter-individuelle au sein des groupes sociaux, en identifiant des profils comportementaux distincts et des processus de spécialisation, ainsi que leurs liens avec des différences neurophysiologiques analysées a posteriori. L’approche longitudinale permettra d’étudier comment les rôles évoluent dans le temps et en fonction du contexte social. La manipulation contrôlée de l’environnement social et des réseaux neuronaux offrira également des informations sur les capacités d’adaptation des individus et des groupes face à des changements de règles ou de composition sociale, ainsi que sur les mécanismes de transmission des comportements au sein d’une microsociété. À plus long terme, ce projet apportera des connaissances fondamentales en neurosciences et en éthologie, en proposant des approches expérimentales innovantes pour l’étude du comportement social. Ces travaux pourront également contribuer, de manière indirecte, à une meilleure compréhension de l’influence de l’environnement social sur le bien-être individuel et sur la vulnérabilité aux troubles du comportement.

Procédures

Les souris subiront une chirurgie stéréotaxique pour injecter un virus, couplée ou non à l'implantation de fibres optiques (1 heure). Des puces RFID seront insérées en sous-cutané (5 min) pour permettre de suivre la position de chaque animal au sein de l'environnement dans lequel leur comportement de groupe sera évalué . En fin de procédures, certains animaux seront anesthésiés profondément et l'activité neuronale des régions d'intérêt sera réalisée , sans réveil de la souris qui sera ensuite mise à mort.

Impact sur les animaux

Les interventions chirurgicales avec réveil entraînent des douleurs modérées. Lors de l'insertion de la puce, une infection peut advenir au niveau de l'ouverture de la peau. Un déplacement de la puce peut aussi occasionner une gêne à la motricité . Les animaux qui subiront des neurochirurgies peuvent éventuellement avoir des douleurs modérées associées aux craniotomies effectuées sur l'os mais aussi au niveau des sutures. Certaines infections au niveau des sutures pourraient éventuellement survenir. Durant la période immédiate de récupération post-chirurgicale les animaux sont seuls (5 min à 1 heure). La réintroduction dans la cage des animaux passés en chirurgie peut aussi être un moment délicat pouvant entrainer des aggressions entre congénères. La stimulation optogénétique peut troubler transitoirement l'activité locomotrice. Les traitements par voie orale (eau de boisson) ne causent pas d’effets indésirables. L'introduction dans l'environnement ou un changement de règle peut occasionner une nuisance émotionnelle très légère (anxiété) et une baisse de poids transitoire sur une journée.

Devenir

A l'issue des procédures, tous les animaux seront mis à mort. - Soit directement à la fin de la procédure si aucune autre procédure n'est nécessaire à effectuer sur ces animaux (animaux n'ayant effectué que du comportement) - Soit pour extraire le cerveau de l'animal pour l'étudier. En effet, nous devons confirmer la bonne expression des virus injectés dans le cerveau et l'emplacement des électrodes/fibres implantées. Cette confirmation est indispensable comme contrôle pour prouver que l'enregistrement ou la manipulation de l'activité neuronale est bien liée à la zone cérébrale étudiée.

Remplacement

Notre projet vise à étudier la complexité du comportement de la souris en utilisant des grands environnements automatisés afin d’analyser l’organisation sociale, les comportements individuels, leur adaptation aux contraintes sociales et environnementales, ainsi que leur transmission. Ces phénomènes reposent sur des interactions dynamiques entre individus, sur des contextes sociaux variables et sur des mécanismes neurophysiologiques intégrés, qui ne peuvent être reproduits par des modèles in vitro, in silico ou par d’autres approches alternatives non animales. L’étude du découplage et de la corrélation entre comportement et neurophysiologie constitue une composante centrale du projet et nécessite l’observation d’animaux vivants évoluant au sein d’un environnement social. De ce fait, cette étude ne peut être réalisée qu’à l’aide de modèles animaux.

Réduction

Le nombre de souris utilisé dans ce projet a été soigneusement déterminé afin de répondre aux objectifs scientifiques tout en limitant au strict minimum le recours aux animaux. Ce choix s’appuie sur une littérature scientifique solide et sur l’expérience acquise lors de projets similaires. Afin de réduire le nombre total de souris, le protocole a été conçu pour permettre le suivi d’un même animal sur une période prolongée. Chaque souris peut ainsi participer à plusieurs phases de l’étude, ce qui évite d’utiliser de nouveaux animaux pour chaque expérience. L’observation longitudinale d’un même individu permet d’obtenir davantage d’informations tout en diminuant le nombre global de souris nécessaires. Le nombre d’animaux requis a été estimé à partir de données issues d’un groupe pilote et d’analyses statistiques adaptées permettant de garantir la fiabilité des résultats. Il sera réévalué au cours du projet et réduit si des résultats robustes sont obtenus avec moins d’animaux, conformément au principe de réduction et à une utilisation raisonnée des modèles animaux.

Raffinement

Le bien-être des souris est une priorité tout au long de ce projet. Les animaux sont hébergés dans un environnement beaucoup plus spacieux et enrichi que les cages conventionnelles. Cet environnement semi-naturalistique comprend plusieurs zones accessibles, des tunnels, des espaces de repos avec du matériel de nidification, ainsi qu’un dispositif permettant aux souris d’obtenir volontairement leur nourriture. Cette organisation favorise l’exploration, l’activité physique et les interactions sociales, et contribue à réduire le stress et l’agressivité entre congénères. Les souris sont suivies quotidiennement et leur comportement est observé en continu grâce à des caméras infrarouges, ce qui permet de détecter rapidement tout signe de mal-être et d’intervenir sans manipulation inutile. Des protocoles spécifiques sont mis en place pour prévenir et soulager la douleur, notamment par l’administration systématique d’antalgiques lors des interventions chirurgicales ou en cas de blessure. Lorsque cela est possible, les traitements sont administrés par voie orale afin de limiter les injections. Pour les interventions neurochirurgicales, le matériel utilisé est conçu pour être le plus léger et le moins encombrant possible, afin de réduire l’inconfort des animaux. Après la chirurgie, les souris sont étroitement surveillées durant la phase de récupération et réintroduites dans leur groupe une fois leur état stabilisé. Des critères d’arrêt précis sont définis pour chaque procédure; si l’état d’un animal se dégrade ou s’il ne récupère pas correctement, des soins adaptés sont apportés ou l’animal est euthanasié afin d’éviter toute souffrance inutile.

Choix des espèces

Le système dopaminergique, impliqué dans les stratégies sociales, est relativement bien conservé chez les rongeurs et l’Homme, anatomiquement et fonctionnellement. De plus, la génétique de la souris offre des outils de modulations des réseaux neuronaux, difficilement accessibles chez d’autres modèles. Enfin, l'environnement complexe a été spécifiquement développé et adapté à l'étude des rongeurs. Les animaux utilisés seront à l'âge jeune adulte - adulte. Avant 8 semaines, les souris sont considérées comme étant au stade adolescent. Sachant que le comportement à cet âge est différent de l'âge adulte, et que notre étude porte sur l'âge adulte uniquement, nous éviterons d'étudier le comportement de souris avant 8 semaines. Les procédures qui nécessitent des injections virales avec ou non l'implantation de fibres se feront sur l'animal après 6-7 semaines afin d'observer un temps d'infection nécessaire par le virus concerné (entre 3 et 6 semaines d'expression) et le branchement de la fibre après 8 semaines. Les expériences comportementales de plusieurs semaines se feront aussi à partir de 8-10 semaines d'âge, à un stade adulte sans crainte de troubles liés au vieillissement.

Un cathéter intraveineux est implanté chirurgicalement chez 72 rats, qui s'auto-injectent ensuite un opiacé une séance par jour pendant dix jours, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. La chirurgie provoque une douleur modérée et une perte de poids, et le sevrage entraîne agitation, diarrhée et perte de poids. Tous les rats sont tués à l'issue, l'exposition à l'opiacé empêchant de les réintégrer dans une autre procédure. Le modèle, développé avec un partenaire pharmaceutique, doit servir à tester des molécules contre la rechute dans la dépendance aux opiacés.

Objectifs

La dépendance aux opiacés représente un problème majeur de santé publique, aux conséquences importantes tant sur le plan individuel que collectif. En altérant les circuits cérébraux impliqués dans la douleur et la récompense, les opiacés peuvent entraîner une consommation compulsive, difficile à contrôler et à interrompre durablement. Le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques est donc indispensable pour améliorer la prise en charge des personnes dépendantes. En collaboration avec un partenaire pharmaceutique, ce projet vise à mettre en place modèle préclinique fiable pour l’évaluation de nouveaux candidats thérapeutiques visant à favoriser un arrêt durable de la consommation.

Bénéfices attendus

Le modèle préclinique développé permettra de tester et d’identifier des molécules susceptibles de prévenir la rechute dans la dépendance aux opiacés, avant leur passage vers des essais cliniques. À moyen terme, ces travaux contribueront au développement de solutions thérapeutiques plus efficaces pour aider les patients dépendants aux opiacés à maintenir une abstinence durable, réduisant ainsi les conséquences médicales, sociales et économiques associées à cette addiction.

Procédures

Les animaux du projet seront soumis à une chirurgie pour la mise en place d’un cathéter intraveineux. La chirurgie dure en moyenne 20 minutes, sous anesthésie générale gazeuse, sous antalgique et sur couverture chauffante. La récupération post-anesthésie prend environ 10 minutes. Le repos post-opératoire est de 4 à 6 jours. Les animaux seront soumis à une session comportementale par jour, pendant 10 jours, où ils seront libres de s’auto-injecter un opiacé à une dose modérée.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont celles associées à la chirurgie vasculaire : elle peut entraîner une perte de poids modérée, un accroissement temporaire de la mobilité lié aux effets résiduels de l’anesthésie, une douleur modérée, une légère hypothermie. L’autoadministration d’opiacé peut entraîner des effets transitoires ; sédation modérée, modifications de l’activité locomotrice ou de la prise alimentaire, constipation légère. L’arrêt de l’exposition à l’opiacé (sevrage) peut entraîner des signes transitoires (légère perte de poids, piloérection, hyperactivité motrice, légère diarrhée). Enfin, de façon générale, les nuisances peuvent être celles associées aux manipulations réalisées lors des études comportementales qui ne génèrent pas de douleur mais peuvent initialement, par leur caractère nouveau, engendrer stress et inconfort rapidement éteints par la répétitivité.

Devenir

A l’issue de la procédure, compte tenu de l’exposition à un opiacé et des conditions spécifiques à la procédure, les animaux ne peuvent être intégrés dans une autre procédure sans que soient engendrés des biais. Au terme de la procédure, les animaux seront mis à mort selon une méthode réglementaire.

Remplacement

L’étude de la dépendance ne peut se réduire à la simple étude de l’effet de la drogue. Ce comportement met en jeu des mécanismes psychopharmacologiques qui ne peuvent pas être appréhendés par des modèles ex vivo. Les tests de composés pharmaceutiques in vivo sont des étapes nécessaires pour la validation de leur intérêt thérapeutique.

Réduction

L'utilisation d'un trop grand nombre d'animaux est contraire à l'éthique, mais si trop peu d'animaux sont utilisés, l'expérience peut manquer de puissance statistique et se révéler vaine donc non éthique. Nous procédons à des analyses de puissance statistique afin de déterminer le nombre adapté de sujets qui permettra d’affirmer que le résultat statistique obtenu est fiable.

Raffinement

Les animaux sont hébergés en cycle inversé. Le comportement des animaux est étudié alors qu’ils sont actifs (animaux nocturnes) et leur phase de sommeil est ainsi respectée. Ils sont hébergés dans des cages transparentes permettant un contact auditif, olfactif et visuel avec les congénères. L’environnement est enrichi par du matériel favorisant la construction de nids. Les animaux sont pris en main de façon appropriée pour éviter la sensation stressante du vide. Les animaux sont habitués aux manipulations. La chirurgie est réalisée sous anesthésie générale et sur couverture chauffante. La douleur post-opératoire est gérée avec les molécules antalgiques et anti-inflammatoires les plus adaptées. Toutes les phases du projet font l’objet d’un suivi spécifique. Un vétérinaire est présent dans la structure et est sollicité quand la situation le requiert.

Choix des espèces

Compte tenu des questions posées, il est nécessaire de recourir à une espèce de mammifère dont le développement des réseaux neuronaux permette l’expression d’un comportement aussi complexe que la prise de drogue. Il a par ailleurs été mis en évidence un continuum des mécanismes psychologiques et biologiques des processus de récompense entre le rat et l’homme ; ces processus constituent le socle de la dépendance étudiée dans ce projet. Le risque de devenir dépendant aux opiacés est particulièrement important à l’adolescence et au début de l’âge adulte. Nous utilisons donc des rats jeunes adultes, car ils permettent d’étudier la dépendance dans une période de vie comparable, tout en évitant les changements rapides liés à la croissance qui pourraient influencer les résultats.