Système nerveux
- Autre recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Multisystémique
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système cardiaque
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
- Système immunitaire
- Système musculosquelettique
- Système respiratoire
- Système urogénital
Exploration fonctionnelle de la contribution de la flore intestinale dans la mise en place des douleurs chroniques
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
- Système nerveux
525 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère. Une lignée génétiquement modifiée sans myosine 1A subit des chirurgies reproduisant une douleur post-opératoire ou neuropathique, une injection inflammatoire dans la patte et des mesures de sensibilité mécanique suivies jusqu'à soixante jours, pour relier flore intestinale et douleur chronique. Le porteur précise que seuls les mâles développent le phénotype et que les animaux sont tués au CO2 ou par surdose d'anesthésique à plusieurs moments de la cinétique. Il affirme que l'étude de la physiologie de la douleur ne peut recourir à des méthodes in vitro et que le recours aux souris est "indispensable".
Objectifs
Le but de notre projet est d’élucider les mécanismes au travers desquels, les perturbations de la flore intestinale influencent la susceptibilité aux douleurs chroniques. Notre projet se base sur l’utilisation d'un modèle de souris génétiquement modifié qui n'exprime pas la MYOSINE 1A (Myo1a KO). En effet, les résultats obtenus au sein de notre équipe au cours des 5 dernières années démontrent que la souris Myo1a KO présente une prédisposition à développer des douleurs chroniques suite à différents types de blessures. Nous avons également apporté les premières preuves suggérant une forte implication de la flore intestinale dans ce phénomène de pédisposition aux douleurs chroniques. Par ailleurs, nous avons démontré que seuls les mâles Myo1a KO sont affectés, mettant en évidence une différence liée au sexe. Dans ce projet, nous envisageons d’adresser les questions suivantes : 1) Dans quelle mesure les perturbations de la flore intestinale des mâles Myo1a KO influencent-elles la mise en place de la douleur chronique ? 2) Quelles sont les différences liées au sexe dans ce phénomène ? 3) Quels sont les mécanismes neuronaux et non-neuronaux impliqués ?
Bénéfices attendus
Grâce aux résultats obtenus, nous allons démontrer que des altérations de la flore intestinale peuvent avoir un impact sur l'émergence de douleurs chroniques post-lésionnelles. Les douleurs chroniques affectent 1/5 ème de la population mondiale, donc l'impact socio-économique des douleurs chroniques est considérable. La prise en charge des douleurs chroniques demeure un enjeu majeur de santé publique. Dans ce contexte, les résultats apportés par notre étude pourraient améliorer les protocoles cliniques de prise en charge des douleurs post-lésionnelles, chez les patients humains, afin d'éviter qu'elles ne deviennent chroniques.
Procédures
Les animaux seront soumis à des procédures chirurgicales afin de créer des lésions mimant une chirurgie ou bien une neuropathie. Ils recevront également une injection dans la patte arrière d'un agent inflammatoire pour mimer une douleur de type inflammatoire. Une partie des animaux fera partie d'une étude comportementale visant à déterminer la sensibilité mécanique post-lésionnelle. Le but de cela est d'observer la mise en place d'une hypersensibilité induite par la lésion et un retour à la normale. Ce paradigme expérimental nous permet de mettre en évidence des "douleurs chroniques". Dans ce contexte les animaux seront suivis jusqu'à 60 jours après lésion. Il s'agit de 65 animaux ayant subi une lésion de type post-opératoire, 35 une lésion neuropathique et 35, une inflammation de la patte. Un autre groupe d'animaux sera dédié à l'études des mécanismes moléculaires et cellulaires intervenant dans la modulation de la pré-disposition aux douleurs chroniques par la flore intestinale et ceux intervenant dans les différences liées au sexe (le phénotype douleur chronique est restreint chez le mâle Myo1a KO). Ces animaux subiront une procédure afin d'induire une lésion de type post-opératoire et seront sacrifiés avant lésion puis 1 jour, 4 jours, 10 jours et 30 jours post lésion, afin d'étudier le contenu en métabolites et cytokines circulants, ainsi que la nature de la réponse immunitaire associée. Un total de 390 animaux sera nécessaire pour ces expériences (78 animaux par point temporel).
Impact sur les animaux
Les animaux seront amenés à subir des traitements antibiotiques pouvant éventuellement causer de troubles gastro-intestinaux légers. De plus, ils subiront des modèles lésionnels mimant une douleur inflammatoire, post-opératoire ou neuropathique. Toutes ces procédures seront réalisées par un personnel qualifié et expérimenté et tout sera mis en oeuvre pour minimiser la nuisance provoquée.
Devenir
Les animaux seront tous mis à mort, soit par inhalation de dioxyde de carbone soit par sur-dosage d'anesthésique, pour répondre aux besoins expérimentaux. Etant donné que nous travaillons sur des souris génétiquement modifiées et sur des souris dégénérées, leur mise en liberté est inconcevable.
Remplacement
La thématique principale de notre laboratoire étant de comprendre la physiologie de la douleur, notre projet nécessite l’utilisation d’animaux et ne peut recourir à des stratégies de remplacement par des méthodes in-vitro. Ainsi, l’expérimentation animale sur des souris est indispensable à l’étude des phénomènes physiologiques et à la réalisation de notre projet.
Réduction
Les procédures décrites sont appliquées depuis plusieurs années au sein de notre équipe et sont maitrisées par les expérimentateurs. Nous avons donc l'expérience nécessaire concernant la réalisation des procédures et l’évaluation de l'impact sanitaire sur les animaux. La qualité de notre plan expérimental ainsi que l’étude détaillée du nombre d’animaux nécessaires à l’obtention d’un résultat scientifique statistiquement valable nous permettent d’optimiser le nombre d’animaux utilisés. Nous allons tout mettre en oeuvre pour extraire un maximum d'informations scientifiques, tout en minimisant le nombre de souris utilisées. Par exemple, les mêmes souris permettront de déterminer nature et la quantité de cytokines circulantes et les profils transcriptomiques au sein des tissus d'intérêt.
Raffinement
Les souris utilisées dans ce projet seront élevées en groupes sociaux, pour optimiser les conditions d’hébergement et favoriser un comportement normal de l’animal. Les élevages sont effectués au sein de notre établissement agréé et 5 personnes sont dédiées à l’organisation et l’entretien des élevages. De ce fait, l’état sanitaire et environnemental des animaux sont contrôlés tous les jours. De plus, les stratégies d’optimisation suivantes seront mises en place au cours du projet afin de réduire voire de supprimer la souffrance chez l’animal.: - Enrichissement des cages pour favoriser le bien-être animal. - Planification des procédures expérimentales (disponibilité des locaux d'expérimentation, du matériel, période d'acclimatation des animaux aux pièces d’expérimentation) pour diminuer le stress des animaux et favoriser la validité des expériences. - Recours à l'anesthésie/analgésie lors du procédé chirurgical ; soins pré-, peri- et post-opératoires ; maintien de la température des animaux constante pendant l’acte chirurgical; application de gel ophtalmique pour prévenir le dessèchement des yeux; injection du sérum physiologique en sous cutané pour éviter la déshydratation. Les procédures chirurgicales utilisées dans ce projet sont très rapides (moins de 10 minutes par animal) et très peu handicapantes pour les animaux qui recouvrent une locomotion normale 1 heure après l’intervention. - Etablissement des points limites les plus précoces possibles en fonction des tests de comportements utilisés.
Choix des espèces
Chez la souris, les populations de neurones spécialisés dans l’intégration des stimuli douloureux sont similaires à celles décrites chez l’homme. De plus des altérations de la flore intestinale identifiées chez la souris ont été également découvertes chez l'homme, dans des contextes pathologiques, tels le syndrome du colôn irritable, la dépression ou les troubles autistiques. Toutes nos expériences sont réalisées sur des souris âgées de 8 à 12 semaines car nous étudions la physiologie de la douleur chez l'adulte. Néanmoins, des traitements antibiotiques seront administrés également chez des souris jeunes (âgées de 4 semaines et de 6 semaines), afin d'étudier l'impact de la flore intestinale sur la mise en place des douleurs chroniques, à différents stades développementaux.
CREATION DE MODELES PATHOLOGIQUES CHEZ LE RONGEUR EN VUE DE MIMER DES AFFECTONS CLINIQUES.
- Recherche appliquée
- Diagnostic des maladies
- Maladies animales
- Troubles cardiaques
- Troubles endocriniens
- Troubles gastrointestinaux
- Troubles musculosquelettiques
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système cardiaque
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
Rats : 4000
2500 souris et 4000 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère, mis à mort ou cédés à des équipes scientifiques. Ils subissent une chirurgie unique pour créer des modèles de diabète, d'insuffisance hépatique, d'arthrose, d'infarctus du myocarde ou de vagotomie, avec des prélèvements sanguins et une récupération post-opératoire de 48 à 72 heures. Le porteur revendique la production et la mise à disposition de ces modèles pathologiques pour la recherche, en assumant le recours à des animaux "surnuméraires". Il affirme qu'il est "impossible de modéliser une maladie dans sa globalité" par des outils informatiques ou cellulaires.
Objectifs
L’objectif du projet est de permettre la production et la mise à disposition pour la communauté scientifique de modèles pathologiques sur les espèces rat et souris dans le but d’étudier les pathologies associées. Les différents modèles pathologiques sont la création par des procédures de chirurgie de modèle de diabète, d’insuffisance hépatique, d’arthrose, d’infarctus du myocarde et de vagotomie.
Bénéfices attendus
L’utilisation de modèles pathologiques permet l’amélioration des connaissances et de la compréhension de la physiopathologie des affections cliniques associées pour la médecine humaine comme vétérinaire dans différents domaines : facteurs de risques, mécanismes physiopathologiques, essais thérapeutiques, recherche fondamentale, prévention …
Procédures
Tous les animaux dans le cadre de ce projet seront soumis à une procédure chirurgicale unique de quelques minutes à une heure sous anesthésie générale ou injection unique d’un produit sur animal vigile. Selon les besoins du projet, les animaux pourront être soumis à des prélèvements sanguins (maximum 4 prélèvements sanguins par jour). Les actes de prélèvements et d’injection ont une durée d’une dizaine de secondes à une minute. Selon les besoins du projet, les animaux hébergés soumis aux nuisances énoncées pourront être de phénotype dommageable.
Impact sur les animaux
Douleur, stress et perte de poids dus aux contentions, aux procédures chirurgicales et lors de la période de récupération post-opératoire (48-72h). Hébergement individuel possible jusqu’à une semaine.
Devenir
Mise à mort ou envoi chez les scientifiques pour tous les animaux.
Remplacement
L’apparition et l’évolution d’une maladie est un phénomène complexe, faisant intervenir beaucoup de types de cellules et d’organes au sein d’un même corps. De plus, le nombre de ces types de cellules et d’organes ainsi que leur façon de communiquer entre eux ou de réagir ne sont pas semblables selon le stade de la maladie. Cette complexité et le côté dynamique d’une maladie fait qu’il est impossible de modéliser une maladie dans sa globalité par des outils informatiques ou cellulaires par exemple et demande de faire appel à des modèles pathologiques sur des espèces animales telles que le rat et la souris.
Réduction
Le nombre d’animaux nécessaires est défini par le scientifique. Il est possible que des animaux surnuméraires doivent être utilisés de par les contraintes du modèle. La réduction de ces animaux surnuméraires repose sur : l'expertise de l’équipe chirurgie et la maitrise des procédures, les locaux adaptés, les données historiques, l’observation de l’état clinique de l’animal en péri-opératoire afin d’adapter les traitements post-opératoires et de diminuer la mortalité éventuelle. Le nombre d’animaux surnuméraires utilisés dans chaque procédure est déterminé au cas par cas, en fonction du degré de difficulté du modèle, du taux de succès de la chirurgie, du nombre d’animaux à opérer, de la souche, du sexe et de la provenance.
Raffinement
Le contrôle de la douleur est réalisé avant la chirurgie et lors du post-opératoire ou en cas de besoin par une administration d’analgésique. L’utilisation complémentaire d’anesthésique local peut être effectuée, si nécessaire. Une injection systématique sous-cutanée de sérum physiologique de réhydratation est pratiquée pour tous les animaux au réveil. Une habituation par la manipulation des animaux peut être effectué dès la phase d’acclimatation. Une observation quotidienne de l’état clinique général des animaux est réalisée tout au long de la procédure. Des soins spécifiques sont apportés en cas de signes cliniques (traitements médicamenteux, ajout d’enrichissement, mesures de réhydratation ou de réchauffement, ajout d’aliment, de gel hydratant, de litière ou d’eau complémentés ou non pouvant être disposés directement dans la cage afin d’en améliorer l’accès). En cas de détection d’un point limite, l’animal est immédiatement mis à mort. Des points limites spécifiques sont établis et raffinés au fur et à mesure des observations. Ces observations sont facilitées par l’utilisation d’outils internes de suivi de type document qualité d’enregistrement permettant une traçabilité.
Choix des espèces
Le choix de l’espèce et de la souche est très généralement effectué par le scientifique. Le rat et la souris sont des animaux couramment utilisés dans ce type de projet. Ce sont des mammifères dont l’anatomie et la physiologie sont proches de l’homme, la disponibilité de données historiques chez ces espèces permet d’obtenir des informations fiables et pertinentes. Le choix de l’âge ou du poids des animaux est défini par les scientifiques en fonction de leurs études et des poids et/ou âges minimum pour lesquels les modèles pathologiques peuvent être développés soit : Dès la naissance pour les rats concernant le modèle diabétique. A partir de 25g pour les souris et 125g chez le rat pour le modèle infarctus du myocarde et ligature du canal cholédoque. Dès 125g pour le modèle d’arthrose chez le rat. Dès 175g pour le modèle de vagotomie chez le rat.
Impact des oméga-3 alimentaires dans la relation microglie-neurone et les altérations cognitives induites par le vieillissement.
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
912 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles subissent des tests comportementaux dont un test de peur conditionnée par chocs électriques, sous différents régimes alimentaires, pour étudier l'effet des oméga-3 sur le vieillissement cognitif. Le porteur indique que les souris sont mises à mort pour prélever les structures cérébrales, et que les régimes n'affectent pas le bien-être des animaux non-humains. Sur le remplacement, il affirme que l'étude des comportements ne peut se faire que sur des animaux vivants et vigiles.
Objectifs
Le vieillissement s’accompagne d’une inflammation chronique à bas bruit, c’est-à-dire qu’elle est silencieuse, le mécanisme inflammatoire se situe alors sous le seuil de la douleur et cause des dégâts dans l’organisme sans qu’il y ait de foyer inflammatoire précis. Cette inflammation est associée à des modifications du système immunitaire cérébral, des altérations des fonctions neuronales et des déficits cognitifs de degré variable. Les fonctions cérébrales impliquent notamment la communication entre les neurones et les cellules microgliales, les principales cellules du système immunitaire cérébral. Cette communication repose entre autres sur des vésicules extracellulaires, les exosomes, complexes protéiques impliqués dans la communication neurones-cellules gliales, qui participent à la fois aux fonctions physiologiques et aux réponses neuroinflammatoires, c’est-à-dire à l’inflammation dans le cerveau. L’alimentation à laquelle nous sommes exposés tout au long de la vie est clé dans le bon fonctionnement cérébral et le vieillissement cognitif. Ainsi, certains nutriments comme les acides gras polyinsaturés n-3 (AGPI n-3) ou oméga 3, ont un rôle bénéfique sur les fonctions cognitives. Cependant, leurs mécanismes d’action pour prévenir ou atténuer le déclin cognitif restent à ce jour méconnus. Ce projet consiste à identifier les biomarqueurs cérébraux du risque de déclin cognitif accéléré et de déterminer des combinaisons de nutriments pour maintenir les fonctions cognitives avec l’âge. Dans ce contexte, le projet de recherche que nous souhaitons développer a pour objectif d’identifier des biomarqueurs mécanistiques cérébraux associés au déclin cognitif, de déterminer leur rôle fonctionnel dans le déclin cognitif et de développer des approches nutritionnelles personnalisées ciblant la neuroinflammation pour restaurer les capacités cognitives du sujet âgé afin de promouvoir le bien vieillir cérébral. Pour ce faire, nous allons allier dans cette étude nutrition, neuroinflammation, microglies et analyse des exosomes.
Bénéfices attendus
Notre étude associe une approche nutritionnelle à une approche comportementale et électrophysiologique dans le cadre de troubles cognitifs liés à l’âge, afin de mettre en avant la relation microglies-neurones via les exosomes.
Procédures
Tests comportementaux à 3 mois ou à 18 mois (3 tests par animal) – quelques minutes par test.
Impact sur les animaux
Les animaux subiront des chocs électriques de faible intensité pour le test de peur conditionnée. Les autres tests comportementaux réalisés ne durent que quelques minutes, peuvent entrainer des nuisances modérées notamment durant les tests sur le stress, mais n’induisent pas d’altération de l’état général des animaux. Les régimes équilibré, carencé ou supplémenté en Oméga 3 n’impactent en rien le bien-être de l’animal.
Devenir
Les animaux seront mis à mort pour récupérer les structures et/ou cellules nécessaires pour les études cellulaires et moléculaires.
Remplacement
L’étude des régimes alimentaires nécessite l’utilisation d’animaux vivants. De même, les comportements ne peuvent être étudiés que sur des animaux vivants et vigiles. L’objectif général du projet vise à étudier les conséquences d’une carence nutritionnelle en omega-3 sur la physiologie neuronale et microgliale chez la souris pendant le développement. Pour se faire, nous utilisons des tests in vivo, et dans ce contexte, bien que certaines études soient développées sur des modèles cellulaires pour traiter les aspects neurobiologiques, le recours à des modèles animaux pertinents et adaptés aux études in vivo reste donc une nécessité expérimentale afin d’appréhender la réalité physiologique de nos résultats. Une recherche d’alternatives et d’autres méthodes dans des bases de données démontre que les solutions de rechange appropriées à ces procédures ne sont pas disponibles, et qu’aucun dupliqua du travail proposé n’est aujourd’hui identifié.
Réduction
Afin de réduire le nombre d'animaux utilisés pour ces expériences, les animaux qui passeront les tests comportementaux serviront également pour récupérer les cellules ou structures centrales nécessaires pour les études de lipidomiques et/ou moléculaires et protéomiques, évitant donc de générer une nouvelle cohorte pour ces analyses biochimiques et moléculaires. Les femelles sont également étudiées, ce qui nous permet d'utiliser tous les animaux générés durant cette étude et de ne pas euthanasier des animaux pour rien.
Raffinement
Les expérimentateurs formés porteront une attention particulière au raffinement des procédures afin de limiter la douleur, la soulager si elle ne peut être évitée par l’utilisation d’antalgiques les plus adaptés à chaque procédure, optimiser les procédures, soulager le stress des animaux et leur fournir les meilleures conditions de vie tout au long du projet. Pour leur bien-être, les animaux vivent en groupe sociaux le plus longtemps possible. Ils auront à leur disposition des éléments d’enrichissement de leur milieu. L’ensemble des animaux est surveillé quotidiennement avec une surveillance renforcée après les différentes expérimentations. Des points limites suffisamment précoces seront définis pour éviter des souffrances aux animaux avec la mise en place de mesures pour les soulager comme une réhydratation, le réchauffement, des traitements vétérinaires si nécessaire.
Choix des espèces
L’objectif général du projet vise d’identifier des biomarqueurs mécanistiques cérébraux associés au déclin cognitif, de déterminer leur rôle fonctionnel dans le déclin cognitif et de développer des approches nutritionnelles personnalisées ciblant la neuroinflammation pour restaurer les capacités cognitives du sujet âgé afin de promouvoir le bien vieillir cérébral. Pour ce faire, nous utilisons des modèles souris. Une partie de nos hypothèses ont été formulées sur la base de données obtenues in vitro. Cependant dans la cadre d’une étude faisant le lien entre la nutrition et le cerveau, le recours à des modèles animaux pertinents et adaptés aux études in vivo reste donc une nécessité expérimentale afin d’appréhender la réalité physiologique de nos résultats. Les animaux reçoivent un régime alimentaire (équilibré, carencé ou enrichi en AGPI n-3) durant toute la durée de leur développement périnatal (gestation et allaitement) ou à l’âge adulte ou en fin de vie. Nous nous intéressons à l'effet de cet apport nutritionnel sur les aspects cognitifs à l’âge adulte (3 mois) ou en fin de vie (18 mois). La souris est un modèle pertinent et reconnu en nutrition et vieillissement, pour lequel de nombreux outils sont développés afin d’étudier notamment le cerveau et son fonctionnement. Nous travaillerons avec la lignée C57bl/6.
Étude des fonctions de modifications du squelette cellulaire et leur implication dans les pathologies
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Troubles urogénitaux
- Recherche fondamentale
- Multisystémique
- Oncologie
- Système gastrointestinal
- Système nerveux
- Système respiratoire
- Système urogénital
5 209 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour analyse de leurs organes, dans des procédures relevant de la gravité sévère ou menées sous anesthésie sans réveil. Une partie ne subit qu'un suivi de son état clinique, d'autres une ouverture du thorax sous anesthésie profonde sans reprise de conscience, pour étudier la régulation du squelette des cellules. Le porteur signale qu'une souche présente une ataxie et que l'état des nouvelles lignées créées reste inconnu à l'avance. Il justifie l'usage de la souris par l'étude de ces mécanismes au niveau de l'"organisme entier".
Objectifs
Ce projet a pour but d’analyser les rôles et les fonctions de différents aspects de la régulation du squelette cellulaire (cytosquelette): d’un côté ses composantes propres, de l’autre les éléments qui interagissent avec lui, au niveau de l’organisme entier, la souris. Le cytosquelette étant impliqué dans de nombreuses fonctions cellulaires, sa régulation est susceptible d’avoir des effets sur de nombreux processus cellulaires, qui, perturbées, pourrait avoir des répercussions sur la bonne survie de l’organisme entier. Ainsi, comprendre la régulation du cytosquelette et pouvoir l’influencer, permettra d’élucider son impact sur le maintien de la survie cellulaire et, comment sa dérégulation participe au développement de maladies. A terme, ce projet permettra de développer les moyens de dépistage et de nouvelles thérapies ciblant les maladies reliées à la dérégulation du cytosquelette. Le cytosquelette est présent dans toutes les cellules, ou il exerce des rôles très divers : il donne aux cellules leur forme, participe au mouvement des cellules et au transport intracellulaire, rend possible la division cellulaire et le déplacement de spermatozoïdes lors de la fécondation. Le cytosquelette interagit avec de nombreuses protéines qui contrôlent ses fonctions. Une des hypothèses suggère que le choix des éléments utilisés pour construire le squelette cellulaire et les modification de ces éléments constituent un code, qui définit ses propriétés et influence les interactions avec les autres protéines spécifiant ainsi ses fonctions. Le présent projet est une continuation d’un projet précèdent, qui a permis de démontrer le rôle essentiel de la régulation du cytosquelette dans la survie des neurones et dans la fertilité. Nous proposons maintenant d’étendre notre analyse à d’autres modèles murins de ce code de cytosquelette.
Bénéfices attendus
Cette étude permettra de mieux comprendre les rôles des mécanismes de régulation du cytosquelette. Étant donné que le cytosquelette a des fonctions essentielles dans toutes les cellules, cela suggère que sa régulation pourrait être impliquée dans le développement normal de l’organisme. Inversement, les défauts de cette régulation pourraient être à l’origine de maladies telles que les neurodégénérescence, cancer ou infertilité. Cette étude vise à éclaircir le mode d’action de ces mécanismes de régulation du cytosquelette et de développer les moyens de dépistage et les traitements des pathologies liées à sa dérégulation.
Procédures
Les animaux sont soumis à une analyse phénotypique (analyse de l’état clinique des animaux) pendant leur vie mais ne subiront aucune intervention. A différents âges, les animaux seront anesthésiés et ensuite mis à mort pour fixation de leurs organes.
Impact sur les animaux
Une des souches murines utilisée dans ce projet a été décrite comme ataxique, c'est à dire qui présente des problèmes de coordination de mouvements. Pour les nouveaux modèles qui seront générés dans le cadre de cette étude, la condition des animaux n’est pas connue à l’avance. Les nuisances subies par les animaux seront celles liées à une thoracotomie sous anesthésie générale profonde. Les nuisances s'arrêteront en fin de chirurgie (procédure sans réveil).
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort pour analyses de leurs organes
Remplacement
Après les premières étapes d'analyse des enzymes, impliquant la culture cellulaire (expression d’enzymes dans les lignées cellulaires et observation de leurs activités), le projet a pour but maintenant de comprendre la fonction de ces enzymes et leur mécanisme d’action au niveau de l'organisme vivant intégré et autonome, la souris.
Réduction
Les animaux générés lors de ce projet seront utilisés à la fois pour l’analyse phénotypique et pour l'analyse de leurs organes, permettant de réduire le nombre total d’animaux. Le nombre d’animaux nécessaires à la bonne exécution de ce projet sera suffisant pour obtenir les résultats statistiquement significatifs. Les croisements seront optimisés pour produire les animaux d'intérêt. Les animaux contrôles proviendront des mêmes portées que les animaux d’intérêt.
Raffinement
Les animaux seront surveillés deux fois par semaine minimum. Tout signe de mal-être, tel que la perte de poids, blessure, mauvaises relations sociales sera détecté et l‘animal sera soigné et soit isolé, soit mis à mort. Les soins peuvent inclure l’application d’une crème désinfectante (blessure) ou d’un complément nutritif (perte de poids). Une grille de score est mise en place pour le suivi clinique des animaux.
Choix des espèces
La souris est le modèle de choix pour les expériences menées en biologie du développement, de cancer et de la neurodégénérescence. Les modèles génétiquement modifiés des éléments de cytosquelette, protéines interagissant avec le cytosquelette et les enzymes impliquées dans la régulation du cytosquelette permettent de définir leurs rôles dans ces différentes maladies. Du fait de la parenté biologique avec l’Homme, les modèles murins sont d’excellents modèles de différentes pathologies. Les analyses seront effectuées à 6 différents âges : nouveau-né, 1 mois (animal jeune), 4 mois (animal adulte), 12 mois (animal âgé) et 18 et 24 mois (animaux très âgés). En effet, les niveaux de modifications changent au cours du développement de l’organisme. De plus, certains mutants devront être analysés très âgés, vu que l’on veut observer la dégénérescence liée à l’âge chez ces animaux. Les analyses de certaines lignées (à phénotype non-dommageable uniquement) nécessiteront la génération d’embryons au stade embryonnaire E14.5 ou E17.5 (soit 14,5 jours-post fécondation ou 17,5 jours post-fécondation) E14.5 ou E17.5. En effet à partir d’embryons de ces âges (en jour post-fécondation) il est possible de cultiver les cellules primaires nécessaires pour l’étude de mécanismes cellulaires impliqués.
Optimisation des modèles de maladies neurodégénératives chez la souris par implantation intracérébrale d’organoïdes cérébraux
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
1 200 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré, la plupart tuées à l'issue et 60 reproductrices réutilisées pour d'autres projets ou le maintien de la lignée. Un organoïde cérébral de 1 à 2 mm leur est greffé dans le cerveau sous anesthésie, parfois suivi d'une injection d'une molécule candidate. Le porteur indique des effets possibles pendant environ une semaine, stress, douleur, œdème, hémorragie ou comportement anormal, ainsi qu'un risque de prolifération des cellules injectées. Les retombées thérapeutiques sont renvoyées au long terme, et il affirme qu'un tissu complet reste accessible uniquement via l'animal.
Objectifs
Les recherches dans le champ du vieillissement du cerveau humain et des maladies neurodégénératives sont largement menées chez des souris génétiquement modifiées qui surexpriment des protéines pathologiques associées à ces maladies. De ce fait, il est difficile d’étudier ces pathologies au plus proche du contexte physiologique ainsi que les mécanismes qui mènent à leur propagation. Le projet s’intéresse à mettre au point un nouveau modèle murin permettant l’étude du vieillissement et des maladies associées. Les souris recevront une greffe d’organoïdes cérébraux dans le cerveau. Ces organoïdes, aussi appelés « minibrain », sont des structures en trois dimensions de cellules cérébrales obtenues in-vitro. La greffe de ces organoïdes chez la souris permettra d’évaluer de multiples mécanismes, comme la vascularisation ou la mise en place des projections axonales, mais aussi leur colonisation par les cellules gliales et l’interconnexion neuronale entre elles et les tissus cérébraux de l’hôte. En conditions pathologiques, suite à la greffe d’organoïdes provenant de cellules génétiquement modifiés, les conditions d’initiation de la pathologie étudiée seront plus proches de celles retrouvées chez les patients. Il sera alors possible d’étudier l’évolution, la prolifération et la colonisation de la pathologie au sein d’un organisme modèle et d’évaluer la transmission des signaux nerveux entre la greffe et le tissu hôte des souris. Enfin, une dernière partie s’intéressera à valider et repositionner notre modèle avec les traitements déjà utilisés chez les modèles transgéniques et qui permettent d’endiguer la propagation et/ou avoir des effets bénéfiques sur les déficits observés.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra dans un premier temps d’étoffer les connaissances scientifiques sur plusieurs aspects, tout d’abord techniques, sur l’implantation d’un organoïde chez la souris mais aussi fondamentales, sur les mécanismes prolifératifs des maladies neurodégénératives ainsi que la mise en place des processus neuronaux et gliaux. Un nouveau modèle murin sera alors accessible à la communauté scientifique pour étudier toutes sortes de mécanismes cérébraux. Ce projet vise aussi à repositionner notre modèle par rapport au modèles transgéniques en évaluant les effets de différentes stratégies thérapeutiques déjà éprouvées chez les animaux transgéniques. Ce nouveau modèle pourrait permettre à plus long terme la mise en place de traitements, préventifs ou palliatifs, pour lutter contre les maladies neurodégénératives.
Procédures
En fonction de la procédure les animaux recevront au maximum une intervention chirurgicale pour réaliser la greffe de l’organoïde dans le cerveau des rongeurs. Cet acte chirurgical sera effectué sous anesthésie et analgésie, qui durera environ une trentaine de minutes. Une injection permettant l’administration d’une molécule candidate pour un traitement sera réalisée elle aussi sous anesthésie (30 minutes), un mois après. D’autres animaux pourront recevoir, toujours sous anesthésie (30 minutes), une injection contenant les cellules des organoïdes dissociées suivi d’une autre injection un mois plus tard contenant une molécule candidate pour un traitement.
Impact sur les animaux
Les animaux participant à cette étude pourraient présenter des effets indésirables suite à la greffe dans la cavité cérébrale d’un organoïde dont la taille est comprise entre 1 et 2mm de diamètre. Dans la semaine qui suit cette procédure, les animaux pourraient être affectés de différentes manières par des effets indésirables : un stress et/ou une douleur accrus, un œdème ou une hémorragie ou encore un comportement anormal. La durée probable de ces effets indésirables est estimée à une semaine. Un autre effet indésirable possible est la prolifération des cellules injectées dans les temps plus tardifs.
Devenir
A l’exception des animaux reproducteurs qui n’auront reçu aucune chirurgie ni injection (élevage et production des animaux pour les autres procédures), les animaux entrant dans les procédures seront euthanasiés. Il sera ainsi possible de rechercher et scorer les mécanismes permettant à l’organoïde et au tissu cérébral de l’hôte de cohabiter, ainsi que les effets pathologiques liés à la présence d’un organoïde porteur d’une mutation retrouvée dans les maladies neurodégénératives. Les animaux reproducteurs seront réutilisés, toujours en tant qu’animaux reproducteurs pour d’autres projets ou le maintien de la lignée dans l’animalerie.
Remplacement
De nombreuses caractérisations du développement et de la prolifération des maladies neurodégénératives ont déjà été faites au niveau cellulaire et sur des modèles animaux transgéniques. Nous souhaitons mettre en place dans ce projet un nouveau modèle animal, le plus complet possible, qui permettrait de suivre le développement de ces pathologies. Pour suivre et évaluer la dissémination des marqueurs physiopathologiques, nous avons besoin d’un tissu complet disposant de tous les types cellulaires interagissant ensemble. Tous ces paramètres sont accessibles uniquement via un modèle animal.
Réduction
Dans la littérature spécialisée, les essais « pilotes » se font sur des groupes de 5 à 15 souris immunodéficientes. Chaque expérience peut être répétée au moins 2 fois, si besoin, pour obtenir des données statistiquement exploitables. Pour établir un nouveau modèle biologique et acquérir une expertise technique pour effectuer le geste chirurgical pour effectuer la greffe, nous envisageons d’utiliser des groupes de 5 animaux lorsqu’il s’agit de mettre au point les conditions optimales pour réaliser la greffe et des groupes de 10 animaux pour les études des pathologies ou des traitements. Ce nombre d’animaux par groupes nous permettra de considérer l’étude comme statistiquement significatives. Pour une expérience donnée, si les résultats statistiques se montrent significatifs après une répétition, la seconde et dernière répétition ne sera pas effectuée.
Raffinement
Les animaux seront hébergés par groupes de 5, dans un environnement approprié à leur statut immunodéficitaire (litière et nourriture stérilisées, eau sur filtre antibactérien d’exclusion 0,22 µm, cages avec couvercle filtrant dans un local isolé) à température contrôlée, avec cycle diurne-nocturne de 12h. L’eau et la nourriture seront fournies autant que nécessaire. Les animaux seront examinés quotidiennement par les zootechniciens, sous la supervision du vétérinaire clinicien, également en charge du bien-être animal. L’hébergement animal est en accord avec l’annexe III de la directive 2010/63/EU. Un environnement enrichi sera fourni aux animaux, selon nos procédures standards (tubes de carton, boules de coton…). De plus, une première expérience sera destinée à apporter un raffinement technique sur l’implantation d’organoïdes cérébraux chez la souris en passant d’une opération chirurgicale à une injection intracérébrale. Des mesures spécifiques sont prises pour réduire au minimum les nuisances sur le bien-être animal dans les procédures expérimentales : surveillance accrue, soins post-opératoires, mesures de gestion de la douleur, …). Mise en place egalement de points limites adaptés et d’un arbre décisionnel en fonction des observations faites pour l’application des points limites .
Choix des espèces
Le modèle murin (souris) est le modèle de référence dans le domaine des maladies neurodégénératives. Il s’agit du modèle le plus utilisé et le plus étudié dans la communauté scientifique et une bibliographie riche et abondante y est associée. Pour réaliser notre projet, nous nous appuierons sur les différentes données déjà publiées, comme l’évolution des pathologies pour les animaux génétiquement modifiés, afin de comparer ces données aux résultats que nous obtiendrons avec notre nouveau modèle. Ces données nous permettent de faire reposer ce projet sur des bases bibliographiques solides qui ne sont pas à répéter, ce qui va aussi dans la logique d’une réduction du nombre d’animaux utilisés. De plus, le laboratoire dispose des compétences techniques pour effectuer les greffes d’organoïdes chez la souris ce qui permettra une diminution du nombre d’animaux utilisés. Age/poids des souris : 6 à 8 semaines et de 20 à 25g. Il s’agit d’après la littérature scientifique du stade optimal pour réaliser les greffes d’organoïdes chez les souris immunodéprimées.
Modélisation de la maladie de Stargardt chez un rongeur diurne
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
- Système nerveux
48 Psammomys obesus, rongeurs diurnes, vont être utilisés, tous tués à l'issue pour prélèvement des rétines, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Leur gène est inactivé par CRISPR-Cas9 dans un œil pour reproduire une dégénérescence maculaire, puis leur vision est suivie par imagerie sous anesthésie gazeuse. Le porteur indique que la perte de photorécepteurs ne touche qu'un œil et n'attend aucun autre effet indésirable. Il justifie ce rongeur, dont la rétine compte 40 % de cônes, par l'échec des modèles souris à reproduire cette maladie.
Objectifs
Ce projet a pour but de créer et caractériser un nouveau modèle animal de la maladie de Stargardt, dégénérescence maculaire héréditaire la plus fréquente, touchant des personnes jeunes et provoquant un handicap visuel lourd dû à la perte de la rétine centrale, appelée macula. Le gène impliqué a été identifié, mais son inactivation chez la souris n'entraine aucune des lésions rencontrées chez les patients. Le rongeur diurne Psammomys obesus présente des caractéristiques uniques pour modéliser cette maladie, ayant une structure rétinienne ressemblant à celle de la macula humaine. La technologie « CRISPR-Cas9 » sera utilisée pour bloquer l'expression du gène à l'origine de la maladie dans les yeux des Psammomys. Un suivi ophtalmologique longitudinal sera ensuite effectué, avec des techniques d'imagerie non invasives (tomographie par cohérence optique, fond d'œil, angiographie). Il sera suivi d’analyses cellulaires et moléculaires post-mortem. Nous espérons ainsi obtenir le premier modèle fidèle de la maladie de Stargardt, et ainsi ouvrir la voie à des approches thérapeutiques.
Bénéfices attendus
La suppression du gène Abca4 dans l’œil de Psammomys obesus, dont la rétine est riche en cônes comme la macula humaine, devrait permettre l’obtention d’un modèle animal de la maladie de Stargardt récapitulant les atteintes affectant les patients, et donc de déterminer les mécanismes conduisant à la perte des cônes dans cette maladie et ainsi d'ouvrir des perspectives thérapeutiques pour les patients.
Procédures
Une anesthésie gazeuse sera utilisée afin d’obtenir l’immobilité des animaux au moment des examens ophtalmologiques (imagerie OCT et fond d’œil). La durée d'anesthésie sera de 10-15 minutes pour chacun des points du suivi longitudinal. Ce suivi comprendra au moins 3 points (1, 2 et 4 semaines après injection) avec la possibilité de un à deux points supplémentaires (2 et 3 mois après injection), selon l'évolution des symptômes.
Impact sur les animaux
L’inactivation du gène à l’origine de la maladie humaine devrait entrainer une perte localisée des photorécepteurs de la rétine. Cette perte ne concernera qu’un seul des deux yeux de l’animal. Aucun effet indésirable n’est attendu à l’issue des procédures expérimentales, basées sur de l’imagerie sans contact et pratiquée au cours d’une anesthésie de courte durée.
Devenir
A la fin de chaque étape de cette procédure, les animaux retournent dans leur établissement d'origine. Ils y seront euthanasiés après la dernière étape pour prélèvements des rétines afin d'effectuer des analyses moléculaires et cellulaires complémentaires.
Remplacement
Nous cherchons à modéliser une maladie complexe - maladie de Stargardt, forme de dégénérescence maculaire précoce. Pour ce faire, il est nécessaire de pouvoir disposer d'une rétine dont la structure est proche de celle de l'homme (le modèle souris a montré ses limites pour cette maladie, le rat ne semble pas mieux adapté avec seulement 1% de cônes, contre 3% chez la souris et 40% chez Psammomys obesus), avec des interactions maintenues avec l'épithélium pigmentaire sur une durée d'un mois ou plus. Aucun modèle in vitro disponible à l’heure actuelle ne permet de reproduire ces conditions.
Réduction
Afin de réduire le nombre d’animaux nécessaires, l’approche Crispr-Cas9 a été validée par analyse génomique puis sur des cellules. Chaque animal sera son propre contrôle. Avec la précision de l’imagerie OCT, 12 animaux par condition (traitement, sexe) ceci permettra de valider les résultats avec une puissance statistique satisfaisante (>90%) même en cas d’un amincissement rétinienne de l’ordre de 10%, en nous basant sur la variabilité inter-animal observée chez le rat. Au cours de la maladie de Stargardt, une réaction inflammatoire est observée. Afin de vérifier si une inhibition précoce de cette inflammation permettrait de limiter les atteintes rétiniennes, la moitié des animaux sera placée sous traitement anti-inflammatoire dès l’inactivation du gène. Ceci fait donc un total de 48 animaux (24 mâles, 24 femelles).
Raffinement
OCT et fond d’œil sont des méthodes d’imagerie non invasives. Elles sont réalisées sous anesthésie chez les animaux uniquement afin d’obtenir leur immobilité sur le temps d’observation. Chez l’homme, elles sont réalisées avec des équipements comparables sans anesthésie ou analgésie. Une anesthésie gazeuse est préférée à une anesthésie par injection intra-péritonéale, car la durée d’anesthésie peut être maintenue au minimum nécessaire, avec un réveil rapide. Les deux examens seront effectués de manière bilatérale sur la même anesthésie. Comme le réflexe de clignement est absent sous anesthésie, la cornée sera maintenue hydratée grâce à du gel ophtalmique pendant toute la durée de perte de connaissance. Les animaux seront placés sur un coussin chauffant afin de maintenir leur température corporelle. Les animaux seront surveillés jusqu’à leur réveil complet.
Choix des espèces
Les études sur modèles murins n’ont pas permis de reproduire les symptômes de la maladie de Stargardt. La souris, rongeur nocturne avec seulement 3% de photorécepteurs cônes (3% des photorécepteurs). Nous utiliserons ici un modèle rongeur diurne, Psammomys obesus, dont la rétine est enrichie en cônes (40% des photorécepteurs), ce qui rapproche sa structure de la macula humaine. Le gène à l’origine de la maladie de Stargardt sera inactivé à partir du 15ème jour postnatal, car c’est à ce stade (équivalent à 7-12 ans) que la maladie se déclare chez l’homme. Les examens ophtalmologiques commenceront une semaine après. Ils seront répétés une puis deux semaines plus tard, puis si nécessaire de mois en mois jusqu’à stabilisation des atteintes rétiniennes.
Imagerie chez la souris des effets de la dopamine dans la maladie de Parkinson
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
216 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour prélèvement du cerveau, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une toxine leur est injectée dans le cerveau pour détruire les neurones à dopamine et reproduire une lésion de type Parkinson, opération d'environ une heure suivie pour une partie d'une seconde chirurgie d'injection virale. Le porteur indique une perte de poids et des difficultés motrices après la lésion, évaluées par un test du cylindre, et précise que la lésion d'un seul hémisphère laisse l'autre compenser. Les retombées thérapeutiques annoncées restent au conditionnel, et il juge "incontournable" d'utiliser des neurones issus d'animaux modèles.
Objectifs
La dopamine est un neuromodulateur qui joue un rôle essentiel dans le contrôle des fonctions motrices. La dopamine est libérée dans le striatum, où réside une population spécifique de neurones cibles, les neurones épineux striataux. Ces neurones répondent à cette dopamine par le biais de « signaux intracellulaires », qui changent le fonctionnement neuronal. Au cours de la maladie de Parkinson, la libération de dopamine dans le striatum se réduit progressivement. Les neurones épineux s’y adaptent en augmentant leur sensibilité à la dopamine. C’est ce mécanisme d’adaptation à la perte de dopamine que nous souhaitons étudier, pour mieux comprendre comment le corriger dans la situation pathologique. Les biosenseurs optiques permettent de mesurer à l’aide de microscopie optique les effets de la dopamine sur les neurones vivants. Cette approche méthodologique innovante nous permet de décrire avec précision le décours temporel et l’amplitude de cette réponse à la dopamine, et mesurer l’effet de molécules pharmacologiques selon un protocole précisément établi. Cette approche nous permet de comparer les neurones provenant d’animaux modèles de la maladie de Parkinson avec ceux provenant d’animaux sains. Ce type de donnée est essentiel pour développer ensuite des modèles numériques pour la recherche «in silico».
Bénéfices attendus
La maladie de Parkinson résulte de la disparition progressive des neurones qui produisent la dopamine dans le cerveau. Le cerveau s’adapte à cette perte progressive en augmentant la sensibilité à la dopamine des neurones cibles. Mais lorsque la perte atteint environ 90%, cette compensation n’est plus suffisante et le patient montre les signes invalidants de la maladie. Grâce à notre expérimentation, et en comparant la situation parkinsonienne avec des adultes normaux, nous pourrons analyser en détail comment les neurones augmentent leur sensibilité à la dopamine. Ce travail pourrait mettre sur la voie d’une nouvelle stratégie thérapeutique pour prolonger le plus possible le fonctionnement du système dopaminergique lorsque la maladie est diagnostiquée chez le patient. La maladie de Parkinson est caractérisée par un décours temporel lent, avec la perte inéluctable des neurones dopaminergiques. Toute méthode thérapeutique qui pourrait prolonger de quelques mois ou années le fonctionnement du striatum avant de devoir recourir à la dopathérapie serait très bénéfique pour les patients. Par ailleurs, notre étude révèlera certains mécanismes d’adaptations des neurones à un contexte pathologique, et cette connaissance sera importante dans le contexte scientifique de la compréhension de l’adaptation. Les mécanismes que nous analyserons seront mis en relation avec d’autres connaissances scientifiques liées à l’adaptation neuronale dans le striatum, comme par exemple l’addiction, la schizophrénie, la maladie de Huntington… Enfin, en mesurant avec une grande précision temporelle la réponse cellulaire à la dopamine chez l’animal sain et modèle de la maladie, nos données serviront à construire les modèles numériques qui permettront d’étudier la pathologie in silico. A l’aide de ces modèles numériques, la simulation permettra d’évaluer l’impact qu’aurait telle ou telle intervention thérapeutique sur le fonctionnement du striatum.
Procédures
La chirurgie vise à détruire sélectivement les neurones qui libèrent la dopamine dans une région précise du cerveau. Cette opération est effectuée par l’injection dans cette région du cerveau d’une toxine sélective de ces neurones. Avant cette chirurgie, chaque souris reçoit des injections d’antidouleurs, d’une molécule visant à protéger les neurones qui pourraient être marginalement affectés par la toxine, de sérum physiologique glucosé. L’opération dure environ 1h. Le lendemain, chaque souris reçoit une injection d’antidouleur. Dans les jours suivants, en cas de signe de douleur, l’animal concerné reçoit une injection d’antidouleur. Durant au moins 3 jours après la chirurgie et jusqu’à une reprise de poids, chaque souris reçoit une fois par jour une injection sous-cutanée de sérum physiologique glucosé. Afin d'évaluer la réussite de la lésion des afférences dopaminergiques, le test du cylindre est réalisé pour chaque animal trois semaines après la réalisation de la lésion. L'animal est placé dans un cylindre en verre transparent pendant 3 minutes. Un expérimentateur compte le nombre de fois où l'animal touche le mur du cylindre avec sa patte avant droite ou gauche. Pour une partie des animaux, une 2e opération consiste à injecter dans une région précise du cerveau un virus pour faire exprimer un biosenseur dans les neurones. Avant cette chirurgie, chaque souris reçoit des injections d’antidouleurs. Cette opération dure environ 1h20. A la fin de la procédure, tous les animaux sont euthanasiés pour prélèvement du cerveau.
Impact sur les animaux
L’injection de la 6-OHDA dans le striatum détruit une partie importante des afférences dopaminergiques. La perte de dopamine, caractéristique de la maladie de Parkinson, réduit la mise en route de programmes moteurs, qui induit une réduction de la mobilité de l’animal, à l’image de ce qu’on observe chez le patient. Il en résulte des difficultés motrices, et donc une perte de poids, les jours suivant la chirurgie. A l’inverse du patient parkinsonien, chez qui la perte de dopamine a lieu dans l’ensemble du cerveau, le modèle animal utilisé dans ce projet présente une lésion seulement dans un hémisphère. Ainsi, l’autre hémisphère cérébral compense au bout de quelques jours, de manière à ce que les symptômes moteurs ne soient pas invalidants pour l’animal. Les perturbations motrices sont alors minimes, et éventuellement détectables avec un test de comportemental spécifique. Les animaux contrôles récupèrent plus vite après la chirurgie. Ils ne présentent aucune altération motrice.
Devenir
L'objectif étant d'effectuer des mesures par imagerie sur des neurones ou bien des analyses biochimiques sur le cerveau, tous les animaux sont nécessairement euthanasiés à l'issue de la procédure, pour le prélèvement du cerveau.
Remplacement
Cette étude vise à étudier les mécanismes d’adaptation qui se mettent en place au cours de la maladie de Parkinson. Dans le contexte réglementaire actuel, la validation de cette hypothèse ne peut être effectuée sur des patients, et doit être précédée par une démonstration pré-clinique sur l'animal. Pour cette étude, il est alors incontournable d'utiliser des neurones provenant d'animaux modèles de la maladie. La dopamine agit sur les neurones dans le cerveau, et l’effet de la dopamine change au cours de la maladie. De nombreux autres processus d’adaptation se produisent si les neurones sont mis en culture, dans un environnement artificiel où manquent la plupart des stimuli présents dans le cerveau. C’est pourquoi, au lieu d’analyser ce phénomène sur des cultures de cellules, il est indispensable d’effectuer les mesures au plus près de la situation pathologique. C’est en cela que notre approche d’imagerie de biosenseurs est puissante, puisqu’elle permet de mesurer la réponse à la dopamine dans un contexte anatomique préservé, qui représente au mieux la pathologie. Une modélisation numérique a été réalisée précédemment au sein du laboratoire et permet de mieux comprendre le fonctionnement du striatum. Toutefois, ce modèle demeure pour le moment incomplet, en particulier pour rendre compte des changements induits par la maladie de Parkinson. Les expérimentations par une approche d’imagerie cellulaire sont alors nécessaires et permettent de compléter le modèle numérique. Par ailleurs, la maladie de Parkinson est causée par une dégénérescence des neurones dopaminergiques présents dans la substance noire et l’aire tegmentale ventrale. Ces neurones dopaminergiques projettent ensuite dans de nombreuses structurales cérébrales comme le striatum. Au sein du striatum, la dopamine libérée agit sur les récepteurs à la dopamine présents dans de nombreux types cellulaires du striatum. Chaque type de neurones du striatum (neurones épineux striatum et interneurones) s’adapte à la situation en fonction de l’évolution globale du système. Il est indispensable d’étudier ces adaptations, qui ont lieu lors du déficit en dopamine, dans un système complet, rendant l’étude sur des neurones en culture impossible.
Réduction
Ce modèle expérimental de souris est très bien connu et utilisé dans de nombreuses études sur la maladie de Parkinson. Ce modèle permet notamment d’obtenir des résultats transposables à l’être humain. Les animaux seront utilisés pour l’étude mécanistique ex vivo par l’approche d’imagerie de biosenseurs. Nous avons optimisé la méthode d’imagerie afin d’effectuer en moyenne deux enregistrements à partir d’une même souris. Les mesures effectuées à l’aide des biosenseurs sont comparées entre animaux test et contrôles, et les différences sont validées par des tests statistiques. Une étude déjà publiées permet d’estimer le nombre de répétitions de chaque mesure à 6. Ce projet utilisera 1un total de 216 souris. Les résultats issus de cette étude seront partagés avec la communauté scientifique par une ou plusieurs publications. Par ailleurs, l’ensemble des données obtenues à partir de ces expériences sera mis à disposition de la communauté scientifique sur un site d’archivage en ligne. Cela évitera de répliquer l’expérimentation dans d’autres laboratoires; ces données pourront être analysées par d’autres chercheurs pour répondre à d’autres questions scientifiques.
Raffinement
Condition d’hébergement : animalerie A2, cycle d’éclairage jour-nuit de 12h, température stable 22°C, hygrométrie 55%, nourriture et eau à volonté. L’animal est suivi quotidiennement pendant toute la procédure par un personnel compétent. Le milieu est enrichi par des frisures kraft pour la nidification tout au long de l’hébergement. La lésion des neurones dopaminergiques réalisée uniquement dans un hémisphère induit peu de perturbations motrices après récupération. Pour contrôler la douleur : injection sous-cutanée d’un anti-douleur opiacé le matin et le soir de la chirurgie. Avant le début de la chirurgie : injection sous-cutanée d’un produit protégeant les neurones non-dopaminergiques. Pour la chirurgie, l’animal est anesthésié et placé sur tapis chauffant pour éviter l’hypothermie. Il reçoit une injection locale d’un anti-douleur au niveau de la peau du crâne et une injection sous cutanée de sérum physiologique glucosé pour prévenir la déshydratation. Les yeux sont protégés du dessèchement par un gel oculaire. Le lendemain de la chirurgie, l’animal reçoit systématiquement une injection d’anti-inflammatoire non stéroïdien. Pendant trois jours, il reçoit des injections sous-cutanées quotidiennes de sérum physiologique sucré. L’animal est pesé. Au-delà des 3 premiers jours, si l’animal présente des signes de douleurs, le niveau de douleur est évalué quantitativement avec l’échelle des expressions faciales de la souris et, si nécessaire, il reçoit une injection sous cutanée d’un anti-inflammatoire non stéroïdien. Au-delà d’un seuil de douleur, l’animal est euthanasié. Tant que l’animal continue à perdre du poids, l’animal reçoit une injection sous-cutanée quotidienne de sérum physiologique sucré. S'il reprend du poids, il est pesé tous les 3 jours. Si la perte de poids est supérieur à 35 % du poids initial, l’animal est euthanasié. Si besoin, l’animal est placé sur un tapis chauffant. Pendant cette période de récupération, la nourriture est enrichie.
Choix des espèces
Ce modèle animal présente de nombreuses similarités avec la maladie de Parkinson chez l'humain. Il est communément utilisé dans les laboratoires s'intéressant à cette pathologie. Uniquement des mâles de 10 à 12 semaines (au début du protocole) seront utilisés. Cet âge est communément utilisé dans les laboratoires travaillant sur cette pathologie.
COGALIM: Effet d’une modification du régime alimentaire sur le microbiote intestinal et les capacités cognitives chez un primate omnivore
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système nerveux
126 microcèbes, primates, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, 42 d'entre eux tués sous anesthésie pour prélever leur cerveau et 84 gardés vivants puis remis dans la population captive. Pendant cinq mois, leur régime alimentaire est modifié et ils subissent des prélèvements sanguins réguliers, des mesures métaboliques et des tests cognitifs. Le projet teste une hypothèse évolutive reliant alimentation, microbiote intestinal et taille du cerveau humain. Le porteur affirme que le microbiote est "difficilement reproductible in vitro" et justifie le recours à un primate omnivore.
Objectifs
Le projet COGALIM vise à valider l'hypothèse selon laquelle un changement dans la composition du régime alimentaire modifie le budget énergétique d'un primate omnivore, notamment par le biais de modifications du microbiote intestinal, et que cela pourrait entrainer un compromis énergétique affectant les fonctions cérébrales et les capacités cognitives. En effet, les primates omnivores sont contraints d’adapter leur régime alimentaire en fonction des ressources saisonnières disponibles et de leurs besoins intrinsèques. Ceci peut impacter le budget énergétique, notamment en modifiant le coût de la digestion. Cette dernière fonction est d’ailleurs au cœur d’une théorie évolutive expliquant l’augmentation de la taille du cerveau chez l’Homme, notamment par l'adaptation à un régime omnivore avec des aliments denses en énergie, peu fibreux et cuits. Des premiers travaux chez un primate omnivore ont montré que ni la taille du repas, ni sa composition n’avaient d’influence significative à très court-terme (3 jours) sur le coût de la digestion. Néanmoins, si des mesures sont toujours en cours, des analyses complémentaires sont nécessaires pour évaluer l'impact physiologique de modifications du régime alimentaire (Objectif 1) ainsi que pour évaluer la digestibilité apparente des différents régimes testés (Objectif 2) et leur impact sur la flore microbienne (Objectif 3). En plus de suivre le degré d'adaptabilité du microbiote intestinal, nous chercherons à évaluer l’impact d’une modification importante du régime alimentaire sur les processus centraux de la régulation du métabolisme et des capacités cognitives (Objectif 4).
Bénéfices attendus
Nos résultats permettront d’évaluer la flexibilité énergétique d’un primate omnivore face aux variations de son régime alimentaire et de mieux formaliser les relations entre alimentation, métabolisme et fonction cérébrale. Les résultats de ce projet permettront également d'étayer les hypothèses sur l'origine de l'évolution de la taille du cerveau chez les homininés, et éventuellement de confirmer ou non un rôle d'une modification du mode d'alimentatation.
Procédures
Une partie des animaux (N=6) sera soumise à une modification du régime alimentaire pour 3 jours seulement; l'autre partie (N=120) sera exposée à ces différents régimes pour 5 mois et sera exposée à des prélèvements sanguins réguliers (toutes les 2 semaines), des mesures de leur taux métaboliques, de leur composition corporelle et de leurs capacités cognitives.
Impact sur les animaux
Les possibles effets indésirables attendus résident surtout dans la durée d'exposition aux différents régimes alimentaires testés, et potentiellement sur la répétition des prélèvements sanguins. Néanmoins, nous avons basé nos compositions de régimes alimentaires sur des études déjà réalisées sur le long-terme (5-6 mois), et chez des modèles primates. Le suivi des paramètres sanguins (glycémie et acides gras circulants) ainsi que des indices comportementaux au quotidien (signes de prostration, absence d’alimentation, symptômes apparents de gêne ou de douleur, agressivité, sur-léchage, etc) permettront de s'assurer du maintien du bien-être des animaux. A cet égard, le microcèbe se caractérise par une très grande flexibilité métabolique; nous faisons l'hypothèse que les changements de régime alimentaire ne devraient pas affecter sur le long-terme l'état de santé des animaux. Par ailleurs, dans le cas où la fréquence des prélèvements sanguins serait trop importante et entrainerait des troubles comportementaux, nous pourrons la diminuer à une fois par mois; néanmoins, nous précisons que les volumes et fréquences prévues sont très en deça des recommandations.
Devenir
A l'issue de l'unique procédure de ce projet qui sera appliquée sur une durée de 5 mois, 84 animaux seront maintenus en vie et retourneront dans la population captive et pourront éventuellement être réutilisés pour d'autres projets en fonction de la compatibilité des procédures. Les 42 autres animaux seront seront euthanasiés dans le but de réaliser des prélèvements de tissus fixés, en particulier pour évaluer par marquage immunohistochimique les effets des régimes alimentaires sur certains processus cérébraux (formation de nouvelles cellules nerveuses par exemple).
Remplacement
Il n'est pas possible de remplacer l'utilisation des animaux par des méthodes alternatives compte-tenu de la nature des processus explorés. En effet, l'adaptation du mircobiote à un changement de régime alimentaire est un processus difficilement reproductible in vitro. Par ailleurs, l'étude de l'impact d'éventuels changements du microbiote intestinal sur les fonctions cérébrales et les capacités cognitives ne peut malheureusement pas être réalisée à l'aide de méthodes alternatives. Enfin, le recours à une espèce primate omnivore se justifie par l'objectif de tester l'hypothèse de l'effet d'une modification du régime alimentaire sur la fonction cognitive, et éventuellement de son rôle dans l'évolution de la taillle du cerveau humain.
Réduction
Afin de répondre à l’exigence de réduction du nombre d’animaux mais assurer tout de même un pouvoir statistique suffisant pour les effets attendus (notamment compte-tenu de la variabilité interindividuelle des capacités cognitives), la majorité des mesures sera réalisée sur 10 animaux adultes par sexe et par groupe expérimental, sauf pour les groupes CTL et régimes gras (3 mâles de plus dans chaque groupe). Néanmoins, le nombre d'animaux sacrifiés en fin de projet (afin de réaliser des analyses immunohistochimiques du cerveau) a été réduit à 3 par condition expérimentale (N=42 au total), ce qui permettra tout de même de déceler des effets entre les groupes expérimentaux, notamment pour les processus comme la neurogenèse.
Raffinement
Le but de cette étude étant de caractériser l'impact du régime alimentaire sur la fonction de digestion et les capacités cognitives, une grande attention sera portée au maintien des conditions optimales pour le bien-être des animaux en essayant d’être le moins intrusif possible et donc d'oberver les animaux dans les conditons les plus physiologiquers possibles. Dans cette optique, les animaux seront maintenus en groupe (et non isolés comme il est souvent le cas dans les protocoles de suivi du régime alimentaire) et dans leurs pièces d'animalerie respectives pour réduire le stress. Les animaux bénéficieront donc d'un environnement familier et enrichi selon les pratiques habituelles de l'animalerie. L'ensemble des gestes appliqués dans le cadre de ce projet a été raffiné au cours des dernières années afin de limiter le stress et le mal-être des animaux, en étant notamment pratiquées par des opérateurs expérimentés. Tous les animaux seront surveillés quotidiennement afin de s’assurer du bien-être des animaux utilisés. Pour cela, des indicateurs comme le poids de l’animal, la prostration, l’absence d’alimentation, des symptômes apparents de gêne ou de douleur (irritations, etc) ou enfin des troubles du comportement (agressivité, sur-léchage, etc) sont particulièrement suivis. En particulier, chez cette espèce saisonnière, les variations de poids peuvent aller jusqu’à 10% en une semaine. Une perte de poids sera considérée comme pathologique à partir du moment où ce seuil sera dépassé. Dans ce cas, en accord avec la SBEA, l'animal est retiré de l'expérience et on s'assure qu'il récupère correctement (reprise de poids); si tel n'est pas le cas, on procède à l'euthanasie après concertation avec le vétérinaire référent.
Choix des espèces
Outre sa proximité phylogénétique avec l’Homme, l'espèce utilisée dans ce projet est un modèle particulièrement adapté pour l’étude des mécanismes impliqués dans la gestion énergétique et les capacités cognitives. En effet, cette espèce est capable d'ajuster son métabolisme en fonction de la disponibilité alimentaire, comme c'est le cas dans son milieu naturel (variation en qualité et quantiité du régime alimentaire au cours de l'année). Par ailleurs, de nombreux dispositifs expérimentaux (comparables à ceux utilisés chez les rongeurs) ont été adaptés à cette espèce afin d'en évaluer les capacités cognitifives. Cette espèce étant un primate omnivore, les résultats de ce projet pourraient donc permettre d'améliorer notre compréhension des processus qui pourraient expliquer le rôle de la digestion dans l'expansion de la taille du cerveau au cours de l'évolution humaine.
Evaluation des effets bénéfiques de nouveaux agonistes non peptidiques du récepteur à l’ocytocine dans un modèle murin d’autisme
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
384 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Génétiquement modifiées pour modéliser l'autisme, elles reçoivent une injection ou un gavage d'agonistes du récepteur à l'ocytocine, puis subissent des tests comportementaux avant d'être mises à mort pour des analyses ex vivo. Le porteur cherche à restaurer la sociabilité et affirme que la pathologie "ne peut être modélisée qu'au niveau de l'animal entier", faute de marqueur biologique. Les bénéfices, de nouveaux traitements de l'autisme, sont énoncés comme une visée du projet.
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. Les interventions sur les animaux ne dureront pas plus de 24h.
Impact sur les animaux
L’ensemble de nos animaux seront soumis au stress de la manipulation et de contention nécessaire à la réalisation des administrations intrapéritonéal et per-os. Des études préalables ont montré que les composés que nous allons administrer ne sont pas toxique pour l’animal et n’ont pas montré d’effet secondaire, mais on ne peut pas exclure un phénomène inflammatoire au niveau du site d’injection (administration intrapéritonéale). Lors des administrations per-os, les animaux subiront l’inconfort du gavage
Devenir
A la fin de chaque expérience, les animaux seront mis à mort pour des expériences ex-vivo ultérieur
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
Les effectifs ont été calculés afin de permettre une réduction des effectifs optimisée permettant de suivre les recommandations éthiques en maintenant une puissance statistique d’au moins 0.9 pour une taille d’effet f de cohen égale à 0.25 à un seuil de significativité de 0.05.
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. Pour réduire le nombre d’animaux, nous utiliserons les animaux des deux sexes et nous utiliserons les tests statistiques adéquats. Nous ne pouvons toutefois pas nous passer du modèle animal car l’autisme est une pathologie complexe qui ne peut être modélisée qu’au niveau de l’animal entier, exprimant tout son répertoire comportemental.
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
IRM fonctionnelle du cortex auditif ovins
- Recherche appliquée
- Bien-être animal
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
34 moutons vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis réutilisés et remis dans leur troupeau. Ils subissent jusqu'à quatre séances d'IRM sous anesthésie de deux heures et demie, et cinq agneaux sont castrés pour maintenir un groupe social mixte. Le projet cartographie le cortex auditif ovin et développe des techniques de neuro-imagerie présentées comme utiles au "bien-être" des animaux non-humains d'élevage. Le porteur mobilise un argument de consommation, citant un Eurobaromètre sur le prix que les Européens accepteraient de payer, et affirme que l'étude ne peut être menée que sur l'animal vivant.
Objectifs
Les objectifs généraux de ce projet sont : 1) Fournir des connaissances fonctionnelles et structurelles fondamentales sur le système sensoriel auditif du cerveau du mouton et en particulier sur son réseau de traitement de l'information sociale. 2) Initier l'utilisation de l'IRM fonctionnelle pour étudier les capacités perceptives et cognitives d’animaux de ferme. De plus, l'objectif du premier avenant (accepté) était d'inclure un groupe supplémentaire d'ovins afin de pouvoir les entraîner dès leur plus jeune âge à rester immobiles dans l’IRM afin de permettre la réalisation de courtes séances IRM à l’état éveillé sans la contrainte de l’anesthésie. D’autre part, nous nous demandons quels sont les effets de l’anesthésie au niveau de l’activité cérébrale. Pour cela, nous envisageons de réaliser des sessions IRM sous anesthésie avec les animaux de ce groupe supplémentaire, tout en appliquant la même procédure que celle qui fait l’objet de la saisine originale.
Bénéfices attendus
Cette étude va contribuer à l'enrichissement des connaissances scientifiques en ce qui concerne les capacités perceptuelles et cognitives des ovins ainsi que les mécanismes neuronaux sous-jacents. En effet, ce projet permettra le développement de techniques de neuroimagerie cognitive afin d'explorer l'état mental de ces animaux, ce qui permettra à long terme d'obtenir une image claire des besoins nécessaires au bien-être d'une espèce ou même d'un individu. En plus d'étudier le cerveau du mouton afin de comprendre les besoins nécessaires à son bien-être, ce modèle animal est également un modèle important du cerveau humain. Les données qui seront obtenues au cours de ce projet en ce qui concerne le système auditif du mouton pourront également être utiles pour les recherches sur les pathologies qui impliquent des modifications de la perception auditive. De plus, l'IRM est une technique de neuroimagerie non invasive et la plus adaptée pour étudier l’organisation anatomique et fonctionnelle des connexions cérébrales; cette méthode ne nécessitant pas l'euthanasie de l'animal contrairement à d'autres techniques plus invasives. Enfin, l’intérêt de cet avenant est d’intégrer des agneaux à l’étude et de les entraîner dès leur plus jeune âge à rester immobiles dans l’IRM afin de permettre la réalisation de courtes séances IRM à l’état éveillé sans la contrainte de l’anesthésie. Cela aura ainsi pour but de minimiser le stress des individus lié à la procédure d’anesthésie ainsi qu’au dispositif IRM et à la présence humaine. En effet, l'entraînement, qui est basé sur un renforcement positif (= récompense), permettra une optimisation de la relation de l’animal avec le soigneur ainsi qu’une habituation au matériel nécessaire pour réaliser les séances IRM. Ainsi, dans le cadre de ce projet, le développement de protocoles dans différentes conditions (anesthésié, éveillé) permettra de réaliser des neurosciences cognitives chez l’ovin.
Procédures
IRM sous anesthésie (4 sessions max, d'une durée de 2,5h chacune) Castration des 5 agneaux du groupe entraînement (durée entre 20 et 45 min par individu : variable selon le temps de réveil)
Impact sur les animaux
Des effets indésirables peuvent apparaître notamment lors de la procédure de l’anesthésie. On peut ainsi retrouver des modifications de la fréquence cardiaque et respiratoire en lien avec cette technique. L’animal peut également avoir des difficultés à se réveiller à la suite de l’anesthésie et présenter des vomissements. Il se pourrait que l’animal soit allergique à l’anesthésie. On peut également retrouver un stress lié au transport des animaux et / ou à leur capture. Les mâles pourront également présenter des signes cliniques (perte d'appétit, décubitus prolongé) à la suite de la castration. Pour limiter ces signes cliniques, un analgésique (butorphanol) leur sera administré.
Devenir
Les animaux retournent dans leur troupeau à l'UEPAO.
Remplacement
Ce projet vise à étudier les capacités de perception auditive des moutons et à développer les techniques de neurosciences cognitives capables d'étudier cet aspect et d'autres de la vie mentale des animaux. La recherche sur la vie mentale des animaux nécessite l'inclusion de l'animal dans l'expérience. Cette étude ne peut être conduite sur un autre modèle. Elle ne peut être menée que sur l’animal vivant et aucune méthode de remplacement comme une étude in vitro n’est envisageable.
Réduction
Le total de 24 individus prévus dans ce projet est le meilleur compromis entre la capacité à tester de manière fiable notre hypothèse et la minimisation du nombre d'animaux de recherche utilisés. Le choix d'utiliser l'IRMf réduit également le nombre d'animaux requis car chaque animal peut participer à plusieurs séances expérimentales (maximum 4) et sera maintenu en vie après cette étude. De plus, l'objet de cet avenant est d'inclure 10 agneaux de race Ile-de-France dans ce projet. Le choix de ces 10 animaux est un nombre nécessaire pour constituer un groupe social. Cela nous permettra ainsi d’étudier le comportement et la personnalité de chacun des individus du groupe lors de l'entraînement, et de sélectionner les ovins les plus réceptifs à ce protocole afin de pouvoir réaliser des séances IRM à l’état éveillé.
Raffinement
L’IRM est la méthode la moins invasive et la plus adaptée pour étudier l’organisation anatomique et fonctionnelle des connexions cérébrales. L'utilisation de l'IRM est un raffinement par rapport aux techniques alternatives de neurosciences plus invasives qui nécessitent l'euthanasie de l'animal. A la suite de cette étude, les animaux seront gardés en vie et seront remis dans leur troupeau. Toutes les mesures seront prises pour promouvoir le bien-être des animaux. En particulier, les moutons sont des animaux grégaires, et sont stressés lorsqu’ils sont isolés de leurs congénères. C’est pourquoi, les individus seront en permanence en compagnie d’au moins deux autres membres de leur groupe social. Cet avenant représente un raffinement supplémentaire puisqu'un protocole d’entrainement est mis en place afin d'éviter l’anesthésie des animaux lors des sessions IRM, ce qui implique l’absence des effets indésirables liés à cette technique. De plus, la castration permet de garder un groupe social mixte stable. En effet, nous avons déjà commencé le protocole d'entraînement, et des affinités entre les individus se sont créées. Cet acte chirurgical évitera ainsi la séparation des mâles et des femelles dès la puberté.
Choix des espèces
Les Européens se soucient du bien-être animal et lui accordent une importance toujours plus grande dans leurs choix de consommation - 59% sont prêts à payer un prix plus élevé pour les produits issus de systèmes de production respectueux du bien-être (Eurobaromètre 442). Il y a près de 100 millions de moutons d'élevage rien qu'en Europe. Ce projet fournira des informations sur leurs capacités cognitives et développera des techniques pour nous aider à comprendre leurs besoins en matière de bien-être, ainsi que ceux d'autres animaux d'élevage. Comme ce travail ne vise pas à mettre en évidence le développement du système auditif du mouton, les 24 individus seront tous d'âge adulte (1 à 3 ans). Cela minimise la variabilité possible de la structure et de la fonction cérébrale liée au développement et / ou au processus naturel de vieillissement. L'objet de cet avenant est d'inclure 10 ovins (5 agneaux + 5 agnelles) de race Ile-de-France qui seront âgés d'au moins 4 semaines lors de leur première session IRM sous anesthésie afin de pouvoir comparer l'activité cérébrale avec et sans anesthésie.
Equilibre excitation – inhibition et épilepsie dans le circuit hippocampique
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
380 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, la moitié dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles subissent une chirurgie cérébrale avec injection intracérébrale et implantation d'électrodes, puis le déclenchement de crises d'épilepsie par un agent convulsivant, avant une mise à mort par perfusion transcardiaque. Le porteur décrit des crises pouvant atteindre le stade 5 de l'échelle de Racine, convulsion généralisée entraînant l'euthanasie de l'animal. Il justifie les bénéfices par un "intérêt sociétal considérable" et affirme que l'étude des circuits neuronaux ne peut se faire que sur l'animal.
Objectifs
L'objectif de ce projet est de comprendre le rôle d'un type neuronal spécifique (interneurones médiateurs de l'inhibition périsomatique), dans le contrôle inhibiteur du circuit hippocampique dans les conditions physiologiques et dans l'épilepsie. L'efficacité de cette inhibition dépend directement de la concentration intracellulaire en ions chlorures. Plusieurs travaux in vitro suggèrent qu'un épisode aigu de crise pourrait affecter à plus ou moins long terme les systèmes d'homéostasie des ions chlorures dans les neurones hippocampiques, ce qui pourrait causer un déficit d'inhibition favorisant l'épileptogenèse. De plus, le diurétique bumétanide, qui module aussi l'homéostasie des ions chlorures dans les neurones in vitro, a été proposé comme approche thérapeutique potentielle. Grace à des méthodes d'électrophysiologie et d'optogénétique chez la souris, nous allons tester directement ces hypothèses in vivo.
Bénéfices attendus
Les avantages escomptés sont une meilleure compréhension du fonctionnement cérébral et de ses pathologies (en particulier l'épilepsie), ce qui représente un intérêt sociétal considérable.
Procédures
Les animaux seront soumis à 5 types d'intervention, sur une durée totale de 2 à 4 mois : procédures chirurgicales (injection intracérébrale d'agents neuromodulateurs et implantation de miniatures pour enregistrement chez l'animal vigile), d'une durée de 1 à 6h suivie d'une période de récupération d'au moins une semaine et d'attente de l'expression des constructions virales de 2 à 4 semaines, procédure de déclenchement de crises d'épilepsie par injection intracérébrale d'agent convulsivant, d'une durée de 2 à 5h, procédure d'enregistrement sur l'animal vigile libre, d'une durée d'1 à 6h (cycle comportemental complet, incluant une période de sommeil jusqu'au réveil), ou en mode tête-fixée, par sessions quotidiennes de quelques minutes au départ (période d'acclimatation d'1 à 2 semaines) puis progressivement jusqu'à 2 ou 3h (période d'apprentissage et d'entrainement, sur 2 à 4 semaines), procédure d'enregistrement sur l'animal anesthésié, d'une durée de 3 à 6h, et enfin anesthésie terminale (perfusion transcardiaque), procédure d'une durée de 30 à 60 min, au cours de laquelle l'animal est mis à mort.
Impact sur les animaux
Les nuisances ou effets indésirables suivants sont attendus : - la stabulation dans des conditions standardisées (et donc monotones) afin de permettre des résultats reproductibles et comparables à ceux d'autres laboratoires - l'expression de crises d'épilepsie, condition dommageable au bien être animal - des anesthésies (avec ou sans réveil) et interventions chirurgicales (craniotomie) afin d'insérer les électrodes d'enregistrement de l'activité cérébrale, avec le cas échant l'inconfort associé au réveil post-chirurgical et un risque infectieux - des mises à mort prématurées (euthanasie) en fin d'expérience
Devenir
Les animaux doivent être maintenus en vie jusqu'à la dernière procédure (terminale), de façon à ce que les données scientifiques soient recueillies, y compris les données histologiques post-mortem.
Remplacement
Les fonctions des réseaux neuronaux sont assurées par leurs caractéristiques intrinsèques (connectivité précise entre multiples types neuronaux) autant qu'extrinsèques (interactions avec les autres régions cérébrales), ce qui impose le recours à des techniques invasives d'exploration. L'étude des propriétés des circuits neuronaux impliqués dans la cognition nécessite l'observation et la manipulation de systèmes neuronaux intacts, et ne peut donc se faire que sur l'animal.
Réduction
Seules les expériences absolument indispensables ont été prévues, nous avons évité la répétition inutile d'études antérieures, et le protocole expérimental est soigneusement préparé. Une difficulté notable dans le calcul a priori du nombre d'animaux nécessaire est que les variables étudiées sont nouvelles, et leurs paramètres statistiques (moyenne et variance) par conséquent inconnus. D'après la littérature du domaine, un scénario plausible pour les variables que nous caractérisons est d'être en mesure de détecter une différence de 25% entre 2 échantillons de petite taille issus de distributions suivant une loi Normale dont l'écart type est d'environ 20% de la moyenne. l faut ainsi un échantillon de 10 animaux pour détecter avec une certitude de 95% (risque α de type I) et une puissance de 0.8 (risque β de type II) une différence de 25% entre 2 moyennes dont les distributions suivent une loi Normale (µ, σ=0.2µ). Le nombre d'animaux retenu dans notre protocole, nécessaire pour garantir un pouvoir statistique suffisant pour chacune de nos expériences réalisée avec un taux de succès de 50%, est donc de 20 par lot expérimental. Toutefois, les animaux sont préparés par petites séries de 4 ou 5 et les résultats analysés au fur et à mesure, ce qui permet d'ajuster le nombre final d'animaux utilisés, la procédure s'arrêtant dès que le nombre de 10 expériences réussies par groupe est atteint.
Raffinement
Les dommages en termes de souffrance animale sont minimisés par les conditions d'élevage (cages collectives et enrichies de carré de coton jusqu'à la chirurgie et autant que possible après), le suivi des règles de l'art pour les interventions chirurgicales (aseptie, anesthésie et antalgie), le suivi régulier (quotidien dans les periodes péri-opératoires et après le déclenchement des crises) des animaux par le chercheur responsable et par le personnel animalier (définition de points limites de bien être général qui déclenchent soins particuliers, voire euthanasie, selon leur gravité). Les animaux sont étroitement surveillés lors de l'induction de l'épisode épileptique aigu, et des points limites spécifiques ont été définis selon l'échelle de Racine. Si l'animal atteint le stade 5 d’intensité des crises (convulsion motrice généralisée), l'animal est immédiatement anesthésié (inhalation d'isoflurane) et un anti-convulsivant est administré (Diazepam, 5mg/kg, 0.5ml/kg, IP). Si le stade 5 persiste au réveil de l'animal, il est mis à mort sans délai par dislocation cervicale sous anesthésie isoflurane. L'état de récupération dans les jours qui suivent l'état de crise est étroitement surveillé (alimentation, récupération comportementale). Les animaux sont conservés le minimum de temps nécessaire au projet. Le phénotype n'est pas dommageable pendant la période de latence (absence de crise) qui suit l'état épileptique aigu et qui dure 2 à 6 semaines selon les individus. Les enregistrements les plus tardifs sont réalisés dès l'apparition des crises spontanées (stade chronique), dont l'expression est vérifiée chaque jour, afin de minimiser la durée du phénotype épileptique subi par l'animal. Enfin, des points limites spécifiques à chaque procédure sont décrits pour chaque étape du projet.
Choix des espèces
Nous avons opté pour l’utilisation de la souris car cette espèce présente des similitudes neuronales et cognitives suffisantes pour assurer la pertinence des investigations menées par rapport au cerveau humain. C'est également l'espèce de choix pour modéliser la pathologie cérébrale concernée par cette étude, représentant un bon équilibre entre les bénéfices (disponibilité d'outils de biologie moléculaire, de génétique et de pharmacologie, facilité d'élevage, pertinance par rapport aux pathologies chez l'homme) et les dommages escomptés (souffrance liées aux conditions d'élevage ou d'expérimentation). En outre, une quantité de données considérable dans le domaine des Neurosciences Cognitives a été obtenue avec cette espèce, ce qui nous permet une comparaison des résultats obtenus et une minimisation du nombre d'animaux utilisés en s'appuyant sur des données publiées par d'autres équipes et obtenues à l'aide de protocoles expérimentaux similaires. Les animaux utilisés seront de jeunes adultes (4-8semaines), car c'est la tranche d'âge qui donne les meilleurs résultats pour les manipulations optogénétiques (meilleur taux de succès d'infection virale, meilleure récupération post-chirurgicale, enregistrements plus faciles sur cerveau jeune du fait des propriétés physiques de la dure mère et du tissu cérébral probablement moins myélinisé) tout en permettant une expérimentation sur un système nerveux qu'on considère mature, et en minimisant autant que possible la durée d'élevage en condition d'animalerie de laboratoire.
Modulation GABAergique et cholinergique du circuit hippocampique chez le rongeur anesthésié
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Rats : 400
860 souris et rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures classées sans réveil. Ils subissent d'abord une chirurgie cérébrale d'injection de neuromodulateurs suivie d'au moins une semaine de récupération, puis un enregistrement électrophysiologique de trois à six heures sous anesthésie profonde, terminé par une mise à mort par perfusion transcardiaque, pour étudier le contrôle du circuit hippocampique de la mémoire. Le porteur range les nuisances parmi les conditions d'élevage "monotones", l'inconfort du réveil après la chirurgie et un risque infectieux. Il affirme que l'étude de circuits neuronaux intacts ne peut se faire ni in vitro ni in silico et retient le rat et la souris pour leur "équilibre" entre bénéfices et dommages.
Objectifs
L'objectif de ce projet est de comprendre le rôle de types neuronaux spécifiques dans l'organisation fonctionnelle des réseaux corticaux, et comment une structure clé de l'encodage de l'information spatiale et de la mémoire épisodique (l'hippocampe) est contrôlée par des catégories de neurones spécifiques, locaux (interneurones) ou issus de sa principale structure afférente modulatrice (le septum médian). Il s'inscrit dans l'objectif plus général de comprendre les propriétés des réseaux neuronaux qui sous-tendent l'encodage, le traitement et le stockage des informations ainsi que les déficits cognitifs associés aux principales pathologies cérébrales (neurodéveloppementales, neurodégénératives, épilepsie), sur des modèles expérimentaux chez le rongeur (souris).
Bénéfices attendus
Les avantages escomptés sont une meilleure compréhension du fonctionnement cérébral et de ses pathologies, ce qui représente un intérêt sociétal considérable.
Procédures
Les animaux seront soumis à 3 types d'intervention, sur une durée totale de 2 à 4 mois : procédures chirurgicales (injection intracérébrale d'agents neuromodulateurs), d'une durée de 1 à 6h suivie d'une période de récupération d'au moins une semaine et d'attente de l'expression des constructions virales de 2 à 4 semaines, procédure d'enregistrements électrophysiologiques sous anesthésie profonde (sans réveil), d'une durée de 3 à 6h, et enfin perfusion transcardiaque (sous anesthésie profonde), procédure d'une durée de 30 à 60 min, au cours de laquelle l'animal est mis à mort.
Impact sur les animaux
Les dommages suivants sont attendus : - la stabulation dans des conditions standardisées (et donc monotones) afin de permettre des résultats reproductibles et comparables à ceux d'autres laboratoires - des anesthésies (avec ou sans réveil) et interventions chirurgicales (craniotomie) afin d'injecter des constructions virales et d'insérer les électrodes d'enregistrement de l'activité cérébrale, avec le cas échant l'inconfort associé au réveil post-chirurgical et un risque infectieux - des mises à mort prématurées (euthanasie) en fin d'expérience
Devenir
Les animaux doivent être maintenus en vie jusqu'à la dernière procédure (terminale), de façon à ce que les données scientifiques soient recueillies, y compris les données histologiques post-mortem. A la fin des procédures, tous les animaux sont mis à mort.
Remplacement
L'étude des propriétés des circuits neuronaux impliqués dans la cognition nécessite l'observation et la manipulation de systèmes neuronaux intacts, et ne peut donc se faire que sur le cerveau issu de l'animal vivant. Il est en effet à ce stade de nos connaissances impossible de modéliser de façon réaliste le fonctionnement cognitif in vitro ou in silico. Nous avons opté pour l’utilisation du rat et de la souris car ils présentent le meilleur équilibre entre les bénéfices (accessibilité expérimentale et pertinence par rapport aux pathologies chez l'homme) et les dommages escomptés (souffrance liées aux conditions d'élevage ou d'expérimentation).
Réduction
Seules les expériences absolument indispensables ont été prévues, nous avons évité la répétition inutile d'études antérieures, et le protocole expérimental est soigneusement préparé. Un scénario plausible pour les variables que nous caractérisons est d'être en mesure de détecter une différence de 25% entre 2 échantillons de petite taille issus de distributions suivant une loi Normale dont l'écart type est d'environ 15 à 25% de la moyenne. Conformément à la procédure décrite dans le document PHENOMIN, "Estimation du nombre d'animaux nécessaires", par Hugues Jacob du Com'Eth (Comité d'Ethique pour l'expérimentation animale), il faut un échantillon compris entre 5 et 20 animaux pour détecter avec une certitude de 95% (risque α de type I) et une puissance de 0.8 (risque β de type II) une différence de 25% entre 2 moyennes dont les distributions suivent une loi Normale (µ, 0.15µ
Raffinement
Les marqueurs moléculaires spécifiques des lignées utilisées n'ont pas d'incidence sur la physiologie, en dehors des strictes périodes de manipulation de l'activité des neurones, et le phénotype des animaux est donc sans conséquence sur leur bien être. Des éléments de distraction (les animaux sont élevés en cages collectives, autant que possible, selon des normes qui respectent leur besoin d'interactions sociales, et le milieu est enrichi avec du matériel de construction du nid) sont introduits dans les cages d'élevage pour pallier à la monotonie des conditions d'élevage en laboratoire. Pour prévenir, détecter et corriger les conditions de mal-être éventuel, les animaux sont suivis de façon très régulière par du personnel spécialisé, formé et sensibilisé au bien-être animal. Afin de minimiser la douleur, les interventions chirurgicales sont effectuées sous traitement anesthésique local, général et analgésique. La température corporelle est maintenue pendant toute la chirurgie et lors du réveil grâce à une couverture chauffante. Un gel protecteur évite l'assèchement de l’œil. A l’issue de l’opération, l’évolution de la cicatrisation est suivie et l’animal est surveillé quotidiennement pendant plusieurs jours. Pendant toute la période expérimentale, des points limites sont fixés pour minimiser la souffrance et l'angoisse. Si l’animal présente des signes visibles de mauvaise santé ou d'inconfort (immobilité de l’animal, état de détérioration de sa fourrure (absence de toilettage par exemple), absence de la réaction comportementale aux stimuli externes, agressivité anormale lors de la manipulation, tremblements, attitude voutée ou poils hérissés, l'intervention du vétérinaire sera demandée, en plus de l'isolement de l’animal et d'un traitement immédiat par analgésique en cas de signes de douleur. En l'absence d’amélioration de l’état de l’animal dans les 24h après le traitement éventuel décidé par le vétérinaire au vu des symptomes, l'animal est euthanasié pour éviter toute souffrance supplémentaire. Tous les enregistrements électrophysiologiques sont effectués sur l'animal en état de sommeil narcotique (sans réveil puisque l'animal est mis à mort en fin d'expérimentation), donc en état d'inconscience totale, ce qui exclut toute possibilité de douleur, souffrance ou angoisse.
Choix des espèces
Nous avons opté pour l’utilisation du rat et de la souris car ces espèces présentent des similitudes neuronales et cognitives suffisantes pour assurer la pertinence des investigations menées par rapport au cerveau humain. Le rat et la souris sont également des espèces de choix pour modéliser les pathologies cérébrales concernées par cette étude, représentant un bon équilibre entre les bénéfices (disponibilité d'outils de biologie moléculaire, de génétique et de pharmacologie, facilité d'élevage, pertinence par rapport aux pathologies chez l'homme) et les dommages escomptés (souffrance liées aux conditions d'élevage ou d'expérimentation). En outre, une quantité de données considérable dans le domaine des Neurosciences Cognitives a été obtenue avec ces deux espèces, ce qui nous permet une comparaison des résultats obtenus et une minimisation du nombre d'animaux utilisés en s'appuyant sur des données publiées par d'autres équipes et obtenues à l'aide de protocoles expérimentaux similaires. Les souris utilisées seront de jeunes adultes (4-8semaines), car c'est la tranche d'âge qui donne les meilleurs résultats pour les manipulations optogénétiques (meilleur taux de succès d'infection virale, meilleure récupération post-cirurgicale, enregistrements plus faciles sur cerveau jeune du fait des propriétés physiques de la dure mère et du tissu cérébral probablement moins myélinisé) tout en permettant une expérimentation sur un système nerveux qu'on considère mature, et en minimisant autant que possible la durée d'élevage en condition d'animalerie de laboratoire. Le rôle fonctionnel de l'inhibition périsomatique est susceptible de varier fortement avec l'âge, au point que ces neurones ont été décrits comme essentiels dans l'expression des patrons d'activité qui modulent la maturité des circuits neuronaux du cortex et de l'hipocampe. Le projet inclut donc une étude selon le stade de développement, selon les 4 groupes d'age suivants, tels que définis dans la littérature chez le rat : P5-6 : stade immature, GABA excitateur P9-12 : stade immature, hétérogène P17-21 : stade adolescent, intermédiaire 4-8 semaines : stade adulte