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
Un modèle murin d’étude de la réparation de l’ADN dans le développement du cerveau
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
522 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance léger à modéré. Des femelles gestantes subissent sous anesthésie une chirurgie de 30 à 45 minutes pour introduire un marqueur fluorescent dans les embryons par électroporation, afin d'étudier des lésions programmées de l'ADN dans le cerveau en développement. Le porteur indique des injections d'analgésiques avant et après l'opération et une surveillance quotidienne, avec euthanasie en cas d'atteinte de points limites. Tous les animaux sont mis à mort pour prélèvement d'organes, et le porteur affirme que ces questions ne peuvent s'étudier que sur le mammifère "in toto".
Objectifs
Les cassures de l’ADN sont des lésions génomiques très toxiques qui interviennent lors du développement du système nerveux central. Des mécanismes puissants de réparation de ces lésions évitent l’instabilité génétique qu’elles pourraient engendrer. La mauvaise réparation de ces lésions est à la base de nombreuses pathologies chez l’homme comme certaines maladies neurodégénératives, des déficits immunitaires sévères et le développement de cancers. Chez l’animal, les formes les plus sévères de déficit de réparation des lésions de l'ADN se traduisent par une létalité embryonnaire tardive consécutive à la mort des neurones. Plusieurs facteurs impliqués dans diverses voies de réparation des dommages à l'ADN ont été identifiés à partir de l’analyse de situations pathologiques chez l’homme et analysés dans des modèles animaux d’invalidation génique afin d’en mieux comprendre la fonction. L'objectif du présent projet est d'identifier les raisons de la létalité embryonnaire de certaines lignées de souris déficientes en voie de réparation de l'ADN. Nous émettons l'hypothèse que certains dommages programmés de l'ADN dans le cerveau en développement sont à la base du phénotype. Nous projetons de générer une lignée de souris mutantes incapables de générer ces lésions et d'évaluer si ce fonds génétique peut sauver la létalité embryonnaire des animaux déficients en réparation de l'ADN. De plus nous produirons une souris reportrice pour suivre les cellules dans lesquelles interviennent ces lésions programmées.
Bénéfices attendus
Le principal bénéfice attendu du projet est la détermination de la fonction des lésions programmées de l’ADN dans les phases précoces du développement du cerveau. Cette fonction est jusqu'à présent inconnue. Cette étude nous permettra alors de mieux comprendre la mort cellulaire neuronale et la létalité embryonnaire qui en découle chez les animaux porteurs d'anomalies de la réparation de l'ADN. In fine, cette étude participera à la compréhension de maladies génétiques de l'enfant caractérisées par des anomalie du développement, l'existence de microcéphalies ainsi que le développement de tumeurs cérébrales et les mécanismes de vieillissement accéléré.
Procédures
Pour l'analyse in vivo des lésions programmées de l’ADN, des embryons à E12.5 ou 14.5 recevront par électroporation in utero (en une seule intervention et sous anesthésie générale) des souris femelles gestantes un marqueurs fluorescent de ces dommages . La chirurgie dure entre 30 et 45 min selon le nombre d’embryons avec 45 min comme durée maximum.
Impact sur les animaux
Les souris avec un défaut de réparation de l'ADN ont un phénotype dommageable connu ; une létalité embryonnaire. Nous n’envisageons pas de phénotype dommageable des deux lignées mutantes faisant l’objet de ce dossier. L’analyse des lésions de l’ADN dans le cerveau par l'introduction intra-embryonnaire d'un marqueur fluorescent peut présenter quelques nuisances liées à l'expérimentation. Afin de minimiser ces nuisances, les souris placées sur une plaque chauffante reçoivent une anesthésie générale ainsi que des injections sous-cutanées d'analgésiques en pré- et post-opératoire. Un gel ophtalmique est également utilisé pour éviter un dessèchement des yeux. Après l'opération, la surveillance des animaux est quotidienne afin de détecter des signes de souffrance. Une grille d'évaluation des animaux est mise en place. Une injection d'analgésique ou l'euthanasie de l'animal sont envisagées en cas d’atteinte d’un ou de plusieurs points limites.
Devenir
Tous les animaux sont mis à mort à l'issue de chaque procédure pour prélèvement d'organes et analyses phénotypiques
Remplacement
Les questions scientifiques que nous posons ne peuvent être étudiées qu’in vivo ou ex vivo, sur des cerveaux prélevés sur des embryons. Il s’agit ici d’études sur le développement du cortex cérébral, qui ne peuvent être reproduites dans des systèmes autres que celui du mammifère in toto. En effet, le développement du cortex des mammifères et son fonctionnement ultérieur sont de mieux en mieux caractérisés chez la souris et aucun modèle in vitro ne peut mimer à ce jour toutes les étapes de ces processus dans leur complexité et la richesse des interactions des nombreux types cellulaires qui y prennent part.
Réduction
Notre expérience préalable sur ce type de modèles animaux avec défaut de réparation de l'ADN nous montre que les phénotypes, lorsqu’ils sont dommageables (létalité́ embryonnaire, baisse de viabilité́ avant sevrage ou déficit immunitaire), sont en général suffisamment importants et homogènes pour être statistiquement significatifs sur de faibles cohortes. Selon le calcul de puissance effectué sous G*Power (puissance de 0.8 et une p-value de ≤0.05), l'évaluation du caractère dommageable nécessite 65 animaux pour la lignée Pgbd5 KO, 289 animaux pour les croisements de Pgbd5 sur fonds génétiques XRCC4 ou PAXX/Xlf KO et 65 animaux pour la lignée reportrice. L’analyse statistique sera réalisée par un test non-paramétrique Mann-Whitney de comparaison de fréquences.
Raffinement
Un des phénotypes dommageables possible des animaux par ailleurs viables étant un déficit immunitaire plus ou moins sévère, ils seront obtenus et maintenus en portoirs ventilés, en zone EOPS afin de minimiser leur exposition à des agents pathogènes. Un suivi quotidien permettra de s’assurer que les animaux ne développent pas de signes cliniques d’infection. Devant un état moribond du pelage, une voussure ou prostration sévère ou un amaigrissement important laissant supposer une telle infection ou un mal-être général, les animaux seront systématiquement euthanasiés. Les animaux sont maintenus dans un environnement enrichi (coton, bâton, tunnel) avec eau et nourriture ad libitum et en groupe social avant et après la procédure. Lors de la procédure #2 la litière utilisée dans la cage est spécifique pour les animaux opérés et permet de diminuer le risque d'infection de la cicatrice. La nourriture ainsi qu’un gel hydrique sont placés directement dans la litière pour une meilleure accessibilité. Lors des actes chirurgicaux, les souris placées sur une plaque chauffante sont anesthésiées (Isoflurane, induction : 3%, maintien : 2%) et reçoivent des injections sous-cutanées (seringues 27G, volume injecté de 5µl/g) d'analgésiques en pré́- (Buprenorphine 0,05μg/g) et post-opératoire (Kétoprofène 5μg/g). La couverture antalgique du kétofene dure 36h post opération. Un gel ophtalmique est également utilisé pour éviter un dessèchement des yeux. Après l'opération, la surveillance des animaux est quotidienne afin de détecter des signes de souffrance. Une grille d'évaluation des animaux est mise en place. Une injection d'analgésique ou l'euthanasie de l'animal sont envisagées en cas d’atteinte d’un ou de plusieurs points limites.
Choix des espèces
La souris représente un organisme modèle pour mener les études sur le développement du cerveau, principalement en raison de la similarité des mécanismes fondamentaux du développement du cortex cérébral entre les rongeurs et l’Homme. En effet, seuls les Mammifères présentent un néocortex organisé en couches inversées. De plus, nous disposons d’outils adaptés à cette espèce pour la réalisation du projet tels que des anticorps pour les immuno-marquages. L'analyse des phénotypes dommageables éventuels se fait sur des femelles gestantes pour la létalité embryonnaire et sur des animaux nouveau-nés de la naissance jusqu'au sevrage pour la baisse de viabilité. L'analyse in vivo des lésions programmées de l’ADN est effectuée sur des embryons à E12.5 et E14.5. Les embryons sont ensuite analysés à E16.5 et E18.5 après activation du marqueur fluorescent.
Etude de la fonction de la protéine CKIP1 dans les microglies de souris EU 1/2
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
- Système nerveux
432 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Elles reçoivent des injections d'un composé (tamoxifène) cinq jours de suite, avant prélèvement du cerveau, pour étudier le rôle d'une protéine dans les cellules immunitaires du cerveau. Le porteur décrit l'inconfort comme lié aux injections répétées, sans détailler d'autre suivi que le poids et un scorage de posture et de toilettage. Il s'agit d'une recherche fondamentale dont les bénéfices annoncés restent la connaissance générale et une cible pharmacologique "potentielle".
Objectifs
Les cellules immunitaires résidentes du système nerveux central façonnent les réseaux de neurones au cours du développement. Chez l’adulte elles participent à la surveillance et l’entretien du cerveaux en éliminant les cellules mortes ou inutiles. Dans le cerveau sain, les cellules immunitaires ont une morphologie complexe caractérisée par des prolongements ramifiés en perpétuelles mouvements. Ces mouvements sont importants car grâce à eux les cellules peuvent explorer le cerveau à la recherche de dysfonctionnements. Il se trouve que dans la plupart des pathologies du cerveau le mouvement de ces prolongements s’arrêtent et il est difficile de savoir si l’arrêt de ces mouvements est une cause ou une conséquence de la pathologie. De plus les mécanismes cellulaires contrôlant ces mouvements sont pour la plupart inconnus. Il est donc important de comprendre le fonctionnement de ces mouvements et leur rôle exact pour mieux comprendre leurs impacts sur les pathologies du cerveau. Nous avons identifié une molécule exprimée par ces cellules immunitaires qui pourrait être impliquées dans ces mouvements, nous proposons de la supprimer pour étudier les effets sur le fonctionnement des cellules et la réponse cellulaire lors d’une inflammation mimant une pathologie. Ce projet a deux objectifs principaux. 1) Caractériser le rôle de cette protéine dans la physiologie des cellules immunitaires du cerveau. 2) Etudier les répercussions de l’invalidation de la protéine sur la neuro-inflammation, et le fonctionnement du cerveau. Ces expériences nous permettront de mieux comprendre la fonction de cette protéine mais également de d’appréhender le rôle que jouent les cellules immunitaires aux cours des pathologies du système nerveux central.
Bénéfices attendus
Il s’agit d’un projet de recherche fondamentale dont les résultats bénéficieront à la connaissance générale du système nerveux central tant chez l’homme que l’animal, et permettront de mieux comprendre les interactions entre le système nerveux central et le système immunitaire. Les résultats attendus de cette recherche permettront de mieux comprendre les processus cellulaires conduisant aux pathologies neurodégénératives du système nerveux central et aux troubles engendrés par l’auto-immunité. Il permettra surtout de mieux comprendre les voies de signalisations associées à notre protéine d’intérêt et d’en faire une potentielle cible pharmacologique.
Procédures
Une Injections IP de tamoxifene sur 5 jours consécutifs/ animal. Chaque injection se fait en 30 secondes max/animal. Prélèvement de tissus sur des animaux morts (432).
Impact sur les animaux
Inconfort lié à l’injection répétée de tamoxifène
Devenir
Mise à mort pour récolter les tissus et faire des analyses morphologique et transcriptomiques
Remplacement
Il s’agit d’un projet de recherche fondamental visant à étudier le rôle d’une protéine jusqu’alors inconnue. Les expériences réalisées dans ce projet ne peuvent donc pas être modélisées. Nous travaillons sur des cultures de cellules primaires provenant d’animaux nouveaux nés ou réaliserons des études histologiques sur des cerveaux de souris pour obtenir nos données.
Réduction
Les lots et procédures ont été élaborés de manière à optimiser les groupes contrôles et à éviter la redondance. Les effectifs ont été déterminés à l’aide d’un test statistique de puissance. La significativité sera déterminée à l’aide de test ANOVA ou non paramétrique si la normalité des échantillons n’est pas obtenue. Il s’agit de travaux originaux jamais réalisés à notre connaissance dans la littérature.
Raffinement
Afin de limiter le nombre d’expériences et l’inconfort lié aux expériences in vivo, nous avons développé un modèle de culture dans lequel la morphologie de nos cellules d’intérêt est préservée. Ceci nous permettra de limiter l’utilisation de souris entière pour réaliser nos expériences. De façon générale le bien-être des animaux sera évalué de façon quotidienne. Les souris seront observées dans leurs cages pendant plusieurs minutes puis pesées. L’évaluation se fera selon un scorage établi (posture, poids, toilettage) de sorte à identifier les points limites.
Choix des espèces
Nous avons choisi la souris comme modèle car couramment utilisée au laboratoire. Les souris permettent d’avoir recours à des animaux transgéniques. Il existe une abondante littérature sur le fonctionnement synaptique chez la souris ce qui évitera de reproduire certaines expériences pour valider notre modèle. Pour la culture cellulaire les animaux seront âgés de 2 à 5 jours lors des injections stomacales de tamoxifène et de 10 jours lors de la mise en culture. Cet âge permet d’obtenir une résistance suffisante aux conditions d’hypoxie et d’ischémie des cellules rencontrées lors de la mise en culture et une maturation suffisamment avancée pour obtenir des cellules ramifiées. Les expérimentations in vivo seront réalisées sur des animaux adultes âgés de 6-10 semaines.
Etudes des propriétés intrinseques des neurones néocorticaux chez trois modèles transgéniques (souris) de maladie neurodéveloppementale
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
2 216 souris issues de trois lignées transgéniques censées reproduire des troubles neurodéveloppementaux vont être utilisées, certaines pour quatre heures d'enregistrement de l'activité cérébrale sous anesthésie, d'autres pour sept jours de tests comportementaux, à raison de vingt minutes par jour. Les procédures impliquent un niveau de souffrance modéré ou se déroulent sous anesthésie sans réveil. À l'issue, 540 souris sont gardées en vie pour de futures expériences, les autres sont tuées, une partie encore sous anesthésie pour prélever leur cerveau, une autre au CO2. Les tests, censés mesurer l'anxiété et la réaction aux sons et au toucher, ne sont pas nommés, et le porteur écrit qu'un traitement des défauts sensoriels "a le potentiel d'améliorer d'autres symptômes" de ces troubles.
Objectifs
Les troubles neurodéveloppementaux (TN) touchent environ 1 enfant sur 60. Les facteurs génétiques, ainsi que les facteurs environnementaux, jouent un rôle important dans l'étiologie de ce trouble complexe. Certains TN se caractérisent par des déficiences en matière de communication et d'interaction sociale ainsi que par des comportements stéréotypés répétitifs. Les personnes atteintes de ce trouble présentent souvent une réponse inappropriée aux stimuli sensoriels. Cette sensibilité anormale peut avoir un impact dévastateur sur leur vie quotidienne (par exemple, incapacité à porter certains vêtements, à tolérer le bruit ou la lumière dans un centre commercial ou une école) et peut entraîner des inégalités dans l'accès à l'éducation, etc. A ce jour, il n'existe aucun traitement permettant d'améliorer la vie de ces personnes. L'objectif de notre projet actuel est de mieux comprendre les processus neurobiologiques qui sous-tendent les défauts de traitement de l'information sensorielle dans les modèles murins de la TN. Nous effectuerons des enregistrements cérébraux et des tests comportementaux afin de tester la capacité de molécules potentiellement thérapeutiques à corriger les défauts de traitement sensoriel dans le cerveau.
Bénéfices attendus
Notre projet s'attaque à des défis importants pour comprendre la base neurobiologique de l'expérience sensorielle atypique dans les TN (et sa remédiation). Les innovations particulières de notre approche sont (1) l'utilisation d'un système cérébral qui est hautement conservé entre les souris et les humains, fournissant ainsi un système modèle idéal pour les études translationnelles. (2) Nous utilisons une approche thérapeutique basée sur un mécanisme, soutenue par de solides données préliminaires et publiées et par la génétique humaine. Notre proposition aborde un certain nombre de défis importants en suspens dans la recherche sur les TN, y compris la pertinence de développer des approches expérimentales comparables dans les modèles de recherche humains et rongeurs, et le rôle critique des caractéristiques sensorielles altérées dans les TN. De plus, comme les caractéristiques sensorielles sont fortement déterminantes pour d'autres symptômes des TN, toute approche thérapeutique ciblant le traitement atypique de l'information sensorielle a le potentiel d'améliorer d'autres symptômes de ce trouble.
Procédures
Nous effectuerons des enregistrements cérébraux sur des souris anesthésiées qui recevront une analgésie tout au long de l'expérience pour gérer toute douleur. La durée de cette expérience sera de 4 heures. Nous effectuerons des tests comportementaux pour observer l'anxiété des souris et leur réaction aux sons et au toucher. Les souris seront manipulées et habituées avant ces tests comportementaux. Les tâches comportementales seront effectuées pendant 7 jours, à raison de 20 minutes maximum par jour.
Impact sur les animaux
Après avoir transférer les animaux vers l'animalerie expérimentale, une période d'acclimatation d'au moins 5 jours est observée avant le début de la procédure. Durant cette période, les animaux sont surveillés quotidiennement par l'expérimentateur et/ou les zootechniciens de l'animalerie. Pour atténuer les conséquences du stress lié à ce transfert, de la nourriture humide sera disponible (placée sur le sol de la cage). En cas de faiblesse ou de très petits animaux, les soins seront également complétés par des " packs de gel " et une surveillance renforcée sera mise en place (avec pesée des animaux si nécessaire). Surveillance quotidienne, fourniture de matériaux pour la construction du nid, et hébergement dans une cage collective sera fait pour réduire, éviter et atténuer toute forme de souffrance des animaux de la naissance à la mort.
Devenir
À la fin de la procédure 1, les souris seront gardées en vie pour des expériences ultérieures afin de réduire le nombre d'animaux utilisés dans les études futures. A la fin de la procédure 2, les souris seront euthanasiées humainement alors qu'elles sont encore sous anesthésie et leur cerveau sera collecté pour un examen morphologique des neurones. A la fin de la procédure 3, ces souris seront euthanasiées humainement par inhalation de CO2 par une personne formée et selon les méthodes réglementaires approuvées par la DDPP.
Remplacement
Le modèle animal est absolument nécessaire pour reproduire la complexité des interactions neuronales nécessaire pour le traitement de l’information sensorielle qui demande un système intact. Le remplacement par les méthodes in vitro ou in silico n’est pas possible à ce jour. Cependant, certaines expériences préliminaires visant à tester le potentiel des nouvelles molécules thérapeutiques seront réalisées in vitro avant l'application de ces molécules chez l’animal.
Réduction
Pour les enregistrements cérébraux, notre strategie d’experimentation nous permet d’effectuer une analyse précoce de nos donnees au fur et a mesure et de modifier la taille d’echantillon si besoin. Pour les tests comportementaux, la taille de nos échantillons est similaire à celle suggérée par d'autres études similaires. Nous ne pouvons pas utiliser les mêmes souris dans les groupes non traités, administrés avec le véhicule et administrés avec le traitement, car cela aurait pour conséquence que les mêmes souris subissent chaque test comportemental plusieurs fois, ce qui pourrait confondre nos résultats comportementaux, comme cela a été rapporté dans plusieurs études précédentes. Il s'agit d'une considération particulièrement importante dans nos tests, car nous examinerons l'accoutumance sensorielle, qui pourrait être gravement affectée par la répétition des mêmes tests sur les souris plusieurs fois. Nous suggérons toutefois d'effectuer des tests pilotes pour vérifier ce point. De plus, nous ne pouvons pas réutiliser les souris comportementales de la procédure 1 de cette APAFiS car elles auront reçu le traitement. Cependant, les souris non traitées de ce groupe seront utilisées pour les tests pilotes mentionnés ci-dessus.
Raffinement
Avant expérimentation: Surveillance quotidienne et vérification de l’état de l’animal (posture, comportement, vivacité, état de pelage). Pendant les enregistrements cérébraux: Le séance d'enregistrement se fait sous anesthésie générale. Le mélange anesthésique utilisé a une action analgésique. Un crème ophtalmique (ocrygel) est appliqué aux yeux. L'animal est maintenu sur tapis chauffant. Durant la séance d’enregistrement la température de l’animal est contrôlée grâce à une sonde rectale. Pour les enregistrements longs: injection s.c. d'une solution physiologique (0.9% NaCl) Réduire au maximum l’angoisse : Hébergement de manière à correspondre aux besoins de l’animal – mise à disposition du matériel pour la construction d’un nid.
Choix des espèces
Ce modèle (la souris) a été choisi car les rongeurs ont un système sensoriel très développé et sont considérés comme une espèce modèle pour les études concernant le traitement de certains types d'informations sensorielles. De plus, la souris est actuellement la seule espèce de mammifère dont il est possible de modifier le génome en routine pour créer des modèles de maladies humaines. 28 à 48 jours (procédure 1 et 2) : Justification : Conformément aux études précédentes réalisées, des animaux âgés de 28 à 48 jours seront utilisés. De 9 à 16 semaines d'âge (procédure 3) : Justification : Conformément aux études précédentes, les tests comportementaux de la procédure 3 seront réalisés sur des souris adultes (âgées de 9 à 16 semaines).
Activité des circuits corticaux dans un modèle murin d’autisme
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
105 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une chirurgie cérébrale sous anesthésie pour injecter un virus et implanter une fibre optique, puis un test de reconnaissance d'objet avec enregistrement de l'activité neuronale, avant une perfusion intracardiaque terminale. Le porteur décrit des souris invalidées pour un gène lié à l'autisme et à la déficience intellectuelle, et indique que la chirurgie peut causer œdème et douleur post-opératoire. Il affirme que ces procédures sont "essentielles" et qu'aucun modèle informatique des comportements complexes n'existe encore.
Objectifs
Le but de notre projet est d'étudier la contribution d'un gène muté dans le trouble du spectre autistique. Nous explorerons son rôle dans l'apprentissage et la mémoire. Nous analyserons l'activité des circuits neuronaux du cortex préfrontal par photométrie par fibre lors d'un test de reconnaissance d'objet chez des souris invalidées pour le gène d'intérêt comparées aux souris sauvages. Nous étudierons l'activité de différentes sous-populations neuronales impliquées dans la neurotransmission excitatrice et inhibitrice.
Bénéfices attendus
Ces expériences devraient permettre de déterminer le rôle du gène d'intérêt dans l'activité des circuits corticaux préfrontaux lors de la mémoire de reconnaissance, contribuant ainsi à mieux comprendre son implication dans l'autisme et la déficience intellectuelle. L'étude dans des modèles murins des conséquences neurobiologiques de l'absence des gènes mutés dans l'autisme et autres troubles neurodéveloppementaux est une étape clé dans la compréhension des mécanismes impliqués dans la pathogénèse de ces maladies, afin de permettre à terme de développer des approches thérapeutiques adaptés.
Procédures
Une procédure chirurgicale est effectuée sous anesthésie générale pour injecter dans le cerveau un virus exprimant un marqueur calcique fluorescent et implanter la fibre optique pour la photométrie par fibre. La durée de la chirurgie est de 30-40 min. Aucun phénotype dommageable n’est prévu suite à la procédure. Après une période de récupération de 3 semaines, les souris sont habituées pendant 3 jours (10 min, 2 fois par jour) à un champ ouvert où sera effectué le test de reconnaissance d'objet. Le jour du test, l'activité neuronale est enregistrée par photométrie par fibre pendant 15-20 min en état basal, puis pendant 10 min lorsque l'animal explore 2 objets identiques. L'animal est ensuite replacé dans sa cage et au but de 10 min, il est réintroduit dans le champ et l'activité neuronale est enregistrée pendant 10 min lorsqu'il explore un objet familier et un objet nouveau. Au total, la procédure dure 45-50 min. Après 2 jours de repos, les souris sont enregistrées à nouveau lors d'un deuxième test de reconnaissance d'objet (45-50 min). A la fin des expériences, les animaux subiront une perfusion intracardiaque avec un agent fixateur pendant 3 min, sous anesthésie profonde, afin de prélever le cerveau pour des analyses histologiques. Au total, la procédure de perfusion dure 10-15 min.
Impact sur les animaux
La chirurgie pour injecter le virus dans le cerveau et implanter la fibre optique peut causer un œdème localisé associé à une douleur post-opératoire passagère. Il existe un risque faible d'infection suite à la chirurgie et l'implantation de la fibre optique. La manipulation par l'expérimentateur et l'exposition à un environnement nouveau lors du test comportemental peuvent engendrer un léger stress chez les souris. Les souris mâles logées dans la même cage peuvent parfois se battre et être blessées.
Devenir
Tous les animaux injectés avec le virus et utilisés dans les expériences de photométrie par fibre (n=105) seront perfusés avec un agent fixateur à la fin des expériences, afin de prélever le cerveau pour des analyses histologiques.
Remplacement
Nos travaux nécessitent l’utilisation de rongeurs puisque nous étudions des mécanismes pathologiques complexes associés à l’autisme et la déficience intellectuelle tels que des déficits cognitifs et l'activité des circuits neuronaux intacts. Les procédures d’expérimentation animale décrites ici sont donc essentielles pour mieux comprendre les conséquences de l'inactivation du gène d'intérêt dans le cerveau. La nature expérimentale de notre recherche nécessite l’utilisation de modèles animaux plutôt que des sujets humains. De plus, il n’existe pas encore de modèle computationnel des comportements complexes animaux.
Réduction
Nous utiliserons au maximum 105 souris. Nous réduisons le nombre d’animaux au strict nécessaire afin d’obtenir des résultats robustes statistiquement dans ce type d'expériences. Pour cela, le nombre d’animaux doit se situer entre 12-15 par condition étudiée. En effet, la variabilité interindividuelle élevée observée lors des tests comportementaux, y compris le test de reconnaissance d'objet, nécessite de groupes de taille relativement élevée. La taille des groupes est déterminée sur la base de la littérature scientifique et notre propre expérience dans ce type d'analyses. Les données seront analysées à l'aide de tests statistiques pour une interprétation fiable des résultats.
Raffinement
Dans le cadre du raffinement de l’expérimentation animale, les protocoles utilisés ont été optimisés pour exposer les animaux au minimum de douleur possible. L’injection stéréotaxique de virus et la pose de fibres optiques sont réalisées sous anesthésie totale et locale pendant la chirurgie et un analgésique est administré en péri-opératoire. Les animaux sont observés quotidiennement par une personne compétente. Toute souris qui montre des signes de mauvaise santé engendrant une souffrance selon des points limites préétablis, est exclue du protocole et euthanasiée. Les souris sont hébergées à raison de 4 animaux par cage dans une animalerie de stabulation (température 19–21°C, cycle jour–nuit 12h–12h), avec accès libre à l’eau et aux croquettes. La stratégie d’enrichissement consiste à ajouter un nid des lanières de papier Kraft. La litière est changée tous les 7 jours pour éviter le stress. Une semaine avant le test de reconnaissance d'objet, les souris sont manipulés quotidiennement par l'expérimentateur pendant 5 min afin de les habituer et réduire le stress. De plus, les souris sont exposées au champ ouvert plusieurs fois avant le test de reconnaissance d'objet, d'abord en groupe et ensuite individuellement, afin de réduire le stress engendré par l'environnement nouveau. 48 h de repos sont réservées entre les procédures comportementales.
Choix des espèces
Le système nerveux de la souris présente des analogies avec celui de l’être humain. De plus, ce rongeur constitue un modèle de choix bien caractérisé pour les études neurobiologiques et comportementales en rapport avec l'autisme et autres troubles neurodéveloppementaux. Enfin, on a accès à des souris transgéniques afin d’étudier le rôle des gènes d’intérêt, ce qui permet d’aborder leur fonction dans le cerveau de manière intégrée, dans l’organisme vivant. Les animaux seront utilisés à l’âge adulte (2-6 mois). L'autisme étant un trouble qui persiste toute la vie, nous avons choisi d'étudier les conséquences de la perte du gène chez l'adulte, une fois que l'ensemble du système nerveux est développé.
Etude d’un type de mémoire en utilisant le modèle du poisson zèbre au stade larvaire
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
35 840 poissons zèbres au stade larvaire vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Âgés de 7 à 14 jours, ils sont soumis à des flashs lumineux et des sons pendant sept heures, ou immobilisés dans l'agarose pendant trois heures, pour étudier un type de mémoire appelé habituation. Le porteur affirme que l'étude d'un cerveau entier chez un animal vivant est "essentielle" et qu'aucune approche in vitro ne convient. Le nombre déclaré, très élevé, tient au recours à de nombreuses conditions et à une imagerie à haut débit portant jusqu'à 300 poissons simultanément.
Objectifs
Comprendre comment les animaux apprennent et forment des souvenirs est une question fondamentale en neurosciences. S'il est clair que les souvenirs se forment grâce à la plasticité des réseaux neuronaux, de nombreuses questions restent ouvertes. Par exemple, dans un circuit neuronal complexe de vertébrés, lesquels et combien de neurones sont soumis à la plasticité ? Quels sont les mécanismes moléculaires impliqués dans cette plasticité ? Pour répondre à cette question des poissons zèbres sont utilisées car leur cerveau est relativement simple (~100 000 neurones), petit (0,25 mm3) et l'activité de tous les neurones peut être mesurée de façon indépendante. Lorsqu'il est stimulé par un flash de lumière ou un stimulus acoustique, le poisson zèbre réagit par un sursaut. En cas d'éclairs répétés, cette réponse diminue, formant un type de mémoire à long terme connu sous le nom d’habituation. Afin de comprendre cette habituation et les composants qui pourraient avoir une influence sur cette habituation, dans un premier temps, des tests ont été réalisés sur des embryons âgés de moins de 5 jours issues de différentes lignées existantes sans phénotypes dommageables. Suite à des résultats prometteurs obtenus sur des embryons âgés de moins de 5 jours, des études complémentaires sont nécessaires sur des sujets plus âgés (de 7 et 14 jours). Les deux études décrites ci-dessous sont envisagées. - habituation sur des poissons âgés de plus de 7 et 14 jours en absence ou présence drogues psychoactives (sans effet sur le développement du poissons) pendant 7h - observation de l'activité neuronale des poissons in vivo (live imaging) lors de l'habituation. Ce projet sera réalisé sur des poissons issus de lignées existantes sans phénotype dommageable. L'étude de l'activité neuronale dans son ensemble n'est pas envisageable in vitro puisque nous avons besoin de la fonctionnalité du cerveau dans son intégralité. Des études d'habituation avec d'autres objectifs ont déjà été réalisées dans différents laboratoires à travers le monde avec des tests statistiques robustes et connus ce qui nous permet de limiter au maximum le nombre de poissons utilisés. A partir de 5 jours les poissons seront maintenus dans des aquariums, à faible densité, dans un courant d'eau continu et ils seront nourris 3 fois par jours avec de la poudre adéquate.
Bénéfices attendus
L'étude de l'habituation chez le poissons zèbre nous permettra de mieux comprendre les effets positifs de certaines drogues sur l''habituation et les mécanismes cellulaires mis en place dans cet apprentissage.
Procédures
Dans la procédure 1, les poissons âgés de 7 et 14 jours, seront soumis à des stimuli visuels ou acoustique en présence ou absence de drogues pendant 7h. Dans la procédure 2, les poissons âgés de 7 et 14 jours, seront immobilisés dans de l'agarose pendant 3 heures et seront soumis à des stimuli visuels en présence ou absence de drogues. Aucune intervention physique n'est prévue.
Impact sur les animaux
Pour la procédure 1, les poissons seront soumis à des flashs de lumière et à des bruits pendant 7h. Ces stimuli ont un effet mineur sur les poissons. Les drogues utilisées dans la procédure 1 ont été validées au préalable et n'ont eu aucun effet sur la survie et le bien-être du poisson de moins de 5 jours. Pour la procédure 2, les poissons seront immobilisés dans de l'agarose à 2 % préalablement refroidis à 29°C afin qu'ils ne soient pas brulés. Pendant toute la durée de l'expérience qui durera 3h, les poissons seront suivis visuellement. Tout état anormal (battement anormal de la queue ou entrée massive de calcium dans les neurones) entrainera l'arrêt immédiat de l'expérience et la mise à mort des poissons par balnéation dans de l'eau à 0/4°C puis transfert dans de l'eau de javel.
Devenir
tous les animaux seront mis à mort à la fin de chacune des deux procédures
Remplacement
L'étude de l'activité neuronale dans son ensemble n'est pas envisageable in vitro puisque nous avons besoin de la fonctionnalité du cerveau dans son intégralité. L'étude de la mémoire et du comportement ne peut se faire que sur un cerveau entier, dans des animaux vivants. Le poisson zèbre présente le modèle vertébré ayant un cerveau le plus simple nécessaire pour entreprendre ces expériences visant à comprendre la plasticité neuronale dans le cerveau des vertébrés. En tant que vertébrés, le cerveau et le génome du poisson zèbre partagent des homologies majeures avec les mammifères et les humains. Travailler sur un modèle vertébré est essentiel pour nos projets visant à découvrir les mécanismes conservés de plasticité et leur pertinence potentielle pour la fonction psychiatrique humaine et le dysfonctionnement du cerveau dans les maladies neurologiques
Réduction
Ce projet sera réalisé sur des poissons issus de lignées existantes sans phénotype dommageable. Les poissons mutants (-/-) et les contrôles seront issus de la même ponte en croisant des poissons hétérozygotes, génotype sous lequel toutes les lignées sont maintenues. Des études d'habituation sur le poisson zèbre avec d'autres objectifs, ont déjà été réalisées dans différents laboratoires à travers le monde avec des tests statistiques robustes et connus ce qui nous permet de limiter au maximum le nombre de poissons utilisés. La méthode statistique utilisée sera la comparaison avec les poissons contrôles à l'aide de la méthode d'analyse comportementale multi-composants. Dans ces analyses, les différences cumulatives entre les conditions traitées et les conditions témoins sont comparées par rapport à la présentation de stimulus pour définir des intervalles de confiance à 95 %. Dans ce cas 60 poissons seront utilisés par condition par test comportemental. Toutes les études ont été préalablement réalisées sur des poissons âgés de moins de 5 jours non soumis à l'expérimentation animale afin de tester 1) que les lignées de poissons ayant présenté un comportement intéressant 2) que les drogues ayant montré un effet. La procédure 2 consistant en l'immobilisation du poisson dans de l'agarose pour observation de l'influx de calcium au microscope nécessitera 10 poissons par condition qui est le nombre minimum nécessaire pour pouvoir calculer une différence statistique interprétable entre deux groupes de poissons. La procédure 2 ne sera réalisée que si des résultats intéressants auront été obtenus à la procédure 1.
Raffinement
A partir de 5 jours les poissons seront maintenus dans des aquariums, à faible densité (40 poissons dans 80 cm2) , dans un courant d'eau continu et ils seront nourris 3 fois par jours avec de la poudre adéquate. A ce moment-là, les poissons seront observés attentivement et tout poisson présentant un comportement ou développement anormal ou un des points limites tels que problème de flottabilité, immobilité mouvements anormaux sera mis à mort immédiatement par balnéation dans de l'eau à 4°C pendant 10 min puis transfert dans de l'eau de javel
Choix des espèces
Les études comportementales associées à des approches d’imagerie sur l’organisme entier, à une résolution pouvant atteindre l’échelle cellulaire (poisson optiquement transparent jusqu'à 4 semaines) fait du poisson zèbre un modèle pertinent. Ces approches d'étude de comportement à haut débit (300 poissons imagés simultanément) et d'imagerie sur animal entier, ne sont absolument pas applicables en routine sur d'autres modèles vertébrés ce qui fait du poisson zèbre un modèle vertébré idéal. Les études préalables ont été réalisées sur les larves âgées de moins de 5 jours. Les études seront poursuivies sur des individus plus âgés de 7 et 14 jours pour mieux comprendre l'habituation à un stade de développement ultérieur du cerveau, plus proche d'un cerveau adulte.
Elevage de souris transgéniques SOD1G93A
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
4 467 souris transgéniques vont être élevées comme modèle de sclérose latérale amyotrophique, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles ne subissent aucune intervention dans l'élevage lui-même mais sont produites pour alimenter d'autres projets, transférées vers l'établissement expérimentateur ou euthanasiées à 100 jours si elles ne le sont pas. Le porteur affirme que la culture cellulaire ne permet pas d'appréhender la complexité du système moteur et que ce modèle est le plus utilisé pour cette maladie. Les animaux gardés jusqu'à 100 jours restent asymptomatiques, une surveillance quotidienne devant repérer d'éventuels tremblements ou faiblesses musculaires.
Objectifs
La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est une pathologie humaine létale et rare, dans laquelle on observe une dégénérescence et donc une disparition progressive des neurones du cortex moteur , du bulbe et de la corne antérieure de la moelle épinière. Ceci induit des paralysies pouvant toucher les muscles des membres ou de la sphère ORL (et conduire à un handicap sévère) et/ou une atteinte respiratoire (par paralysie du muscle diaphragmatique) qui est le plus souvent responsable de complication mortelle. Si la majorité des malades n'a aucune anomalie génétique, environ 5% des patients sont atteints d'une forme familiale notamment liée à des mutations sur le gène d'une protéine appelée la Super Oxyde Dismutase1 (SOD1). Dans l'objectif d'étudier les mécanismes de la maladie et de développer de nouveaux traitements, un modèle murin de cette maladie à été développé . Ces animaux contiennent une mutation dans le gène SOD1 et développe une pathologie dégénérative motrice pure qui possède beaucoup d'analogie avec la pathologie humaine. Cette lignée transgénique animale est, à ce jour, le modèle animal le plus utilisé pour la recherche sur la SLA. Notre objectif est de constituer un élevage de ces animaux qui seront utilisés pour différents projets de recherche. Un total de 4467 animaux est prévu pour l'ensemble des projets issus de cet élevage. Pour toutes ces recherches la règle des 3R sera strictement respectée. Ainsi le nombre d'animaux produit par cet élevage correspond très exactement à tous les projets de recherche qui ont été déclarés par les établissement expérimentateurs. Par ailleurs, les souris produites par l’élevage seront transmises à l’établissement expérimentateur avant l’apparition des symptômes de la maladie. Aucune douleur, souffrance ou angoisse n’est donc infligée aux animaux.
Bénéfices attendus
L'utilisation de modèles murins SOD1 G93A est nécessaire pour la recherche des mécanismes physiopathologiques de la SLA, ainsi que pour l'étude de molécules et de stratégies thérapeutiques nouvelles.
Procédures
Les animaux ne sont soumis a aucune intervention au seins de l’etablissement d’élévage. Ils seront transférés à l’etablissement expérimentateur à des âges dépendant des procédures expérimentales.
Impact sur les animaux
Tous les animaux sont euthanasiés à l'age de 100 jours s'ils ne sont pas transmis à l'établissement expérimentateur. Avant cet age, ils sont asympotmatique, toutefois les animaux sont surveillés quotidiennement dans le cas ou un symtpome précoce venait a apparaitre (tremblements ou faiblesses musculaires). Si un seul de ces symptomes se manifestait, le responsable du projet sera immediatement contacté pour décider s'il convient de transférer l'animal à l'etablissement expérimentateur ou s'il convient de l'euthanasier par inhalation de C02.
Devenir
Les animaux sont soit transférés vers l’établissement expérimentateur soit sacrifiés.
Remplacement
Aucune autre méthode comme la culture de lignées cellulaires ne permettent d'appréhender la complexité du système moteur et d'évaluer la pertinence thérapeutique de nouvelles molécules et son intérêt dans la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA).
Réduction
Le nombre d’animaux produit par cet élevage correspond au nombre d’animaux nécessaire pour entretenir l’élevage et pour réaliser les projets ayant fait l’objet d’une validation par le comité d’éthique. Le nombre d’animaux produit par l’élevage sera revue à la baisse en fonction de l’évolution de ces projets .
Raffinement
Les animaux seront placés dans des cages enrichies (carré de cellulose lab'nest ). Ils seront stabulés dans une animalerie thermorégulée avec hygrométrie contrôlée et cycle lumière inversé. L'accès à la nourriture et à l'eau sera ad libitum et un changement de litière sera effectué chaque semaine.
Choix des espèces
La souris SOD1 G93A est un modèle de choix afin de réaliser des études précliniques car c’est le modèle le plus couramment utilisé pour étudier la SLA et par conséquent c’est le modèle le plus caractérisé. Pour la reproduction les animaux seront utilisés entre 7 et 12,5 semaines pour les mâles et 7 et 24 semaines pour les femelles afin d'assurer une reproduction efficace.
Role des circuits inhibiteurs impliques dans la cognition
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
620 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue par perfusion transcardiaque, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal reçoit des injections virales par stéréotaxie et l'implantation d'une fibre optique ou d'une électrode, puis est mis à jeun pour être motivé lors de tâches cognitives sous imagerie cérébrale. Le porteur invoque la déclaration de Bâle et affirme qu'aucune lignée cellulaire ne reproduit le cerveau intact. Les bénéfices annoncés pour la schizophrénie ou l'autisme relèvent de perspectives de recherche fondamentale.
Objectifs
Des preuves expérimentales de plus en plus nombreuses indiquent que le dysfonctionnement du cortex préfrontal est à l'origine de déficiences cognitives et d'autres symptômes de la schizophrénie, de l'autisme, de la dépression, de la douleur chronique et d'autres troubles. Cependant, nous ne comprenons pas comment les circuits du cortex préfrontal fonctionnent normalement ni comment ils se dérèglent dans ces troubles. Nos objectifs sont 1) de caractériser les schémas anormaux d'activité des circuits qui peuvent se produire dans le cortex préfrontal et contribuer aux symptômes de ces troubles, et 2) d'identifier les mécanismes tels que la neuromodulation, la connectivité synaptique, les oscillations cérébrales, etc. qui contribuent aux schémas d'activité normaux et pathologiques. Nous espérons que ces études nous permettront d'identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ces troubles. Ce projet se subdivise en 2 objectifs : 1. Analyser la dynamique neuronale et 2. l’importance fonctionnelle d’interneurones spécifiques pendant des comportements dépendant du cortex préfrontal in vivo.
Bénéfices attendus
Les maladies du cerveau ont des répercussions majeures sur la santé des individus, leur autonomie, leur éducation, leur emploi, leur mobilité et leurs relations personnelles, ce qui représente un lourd fardeau social et économique. Il est d'une importance fondamentale de comprendre les propriétés de base qui régissent la force, la gamme dynamique, l'étendue spatiale, la localisation anatomique et les composants moléculaires des connexions synaptiques entre des types de neurones spécifiques formant un réseau neuronal dans des états normaux et pathologiques. Plus précisément, on pense que le dysfonctionnement du cortex préfrontal est à l'origine de déficiences cognitives et d'autres symptômes de la schizophrénie, de l'autisme, de la dépression, de la douleur chronique et d'autres troubles. Cependant, nous ne comprenons pas comment les circuits du cortex préfrontal fonctionnent normalement ni comment ils se dérèglent dans ces troubles. Nos objectifs sont 1) de caractériser les schémas normaux et anormaux d'activité des circuits qui peuvent se produire dans le cortex préfrontal et contribuer aux symptômes de ces troubles, et 2) d'identifier les mécanismes tels que la neuromodulation, la connectivité synaptique, les oscillations cérébrales, etc. qui contribuent aux schémas d'activité normaux et pathologiques. Nous espérons que ces études nous permettront d'identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ces troubles. Grâce à l'utilisation de souris génétiquement modifiées, nous serons en mesure de cibler des types de cellules et des réseaux spécifiques afin de fournir un cadre physiopathologique permettant de comprendre les maladies du cerveau.
Procédures
Procedure 1 : Imagerie calcique in vivo avec ou sans enregistrement électrophysiologique d'animaux éveillés se déplaçant librement pendant des tâches cognitives. Cette procédure utilisera 300 souris transgéniques, toutes les souris subiront insertion de gènes dans des souris adultes en utilisant des vecteurs viraux injectés par stéréotaxie (pour 30-40 minutes par animal), implantation de fibre optique pour imagerie et/ou d'un electrode (pour 30 minutes d’intervention), imagerie calcique in vivo et enregistrement de l’activité électrophysiologie sur des animaux libres de leurs mouvements s’il y a une electrode pendant la tâche de flexibilité cognitive (pour 1 à 3 heures d’intervention), et perfusion transcardiaque pour fixation de tissus. Procedure 2 : Stimulation in vivo avec ou sans enregistrement électrophysiologique d'animaux éveillés et libres de leurs mouvements pendant des tâches cognitives. Cette procédure utilisera 320 souris transgéniques, toutes les souris subiront insertion de gènes dans des souris adultes en utilisant des vecteurs viraux injectés par stéréotaxie (pour 30-40 minutes par animal), implantation de fibre optique pour imagerie et/ou d'un electrode (pour 30 minutes d’intervention), in vivo calcium imagerie et enregistrement de l’activité électrophysiologie sur des animaux libres de leurs mouvements s’il y a une electrode pendant la tâche de flexibilité cognitive (pour 1 à 3 heures d’intervention), et perfusion transcardiaque pour fixation de tissus. Ces expériences peuvent impliquer des injections IP de substances pharmacologiques, la mise à jeun des animaux pour les motiver associée à une tache comportementale (6 jours; n = 300)
Impact sur les animaux
En général, toutes les interventions sont bien tolérées par l'animal et n'affectent pas le phénotype général de la souris. Concernant la chirurgie des implants les nuisances comprennent douleur post opératoire, risque potentiel d’infection et de perte de l’implant. En ce qui concerne les expériences comportementales, les nuisances peuvent inclure stress de la msie à jeun associés à l’isolement et, stress de la manipulation.
Devenir
Procedure 1: Nous enregistrerons l'activité du cerveau de souris (300 souris) éveillées liée à des comportements normaux ou pathologiques. Procedure 2 : Nous manipulerons l'activité du cerveau de souris éveillées (320 souris) liée à des comportements normaux ou pathologiques. Ces expériences nécessitent des analyses anatomiques post-mortem (localisation anatomique des implants, injection de virus, expression de différents gènes). Il est donc nécessaire de prélever le cerveau. Dans ce but, tous les animaux seront mis à mort après fixation par perfusion transcardiaque.
Remplacement
Il n’y a pas d’autres alternatives à l’utilisation d’animaux pour ces expériences, car des modèles adéquats du circuit cortical contenant le nombre, les types et la localisation appropriés de récepteurs dans les réseaux excitateurs et inhibiteurs ne sont pas disponibles. L'objectif de nos expériences est de découvrir les actions des gènes, des neuromodulateurs et des médicaments sur les circuits neuronaux dans le cerveau intact. Il s'agit d'une question empirique qui nécessite l'examen de circuits intacts pour y répondre. Il n'existe aucune lignée cellulaire qui récapitule avec précision la physiologie des neurones des animaux, et comme nos expériences étudient les interconnexions entre les neurones qui se produisent dans le cerveau intact, ces expériences ne seraient pas possibles avec la culture cellulaire. De plus, il n'existe aucun modèle remplaçant l'utilisation d'animaux qui permettrait d'étudier les phénomènes comportementaux et cognitifs proposés ici. Les procédures expérimentales maximiseront donc le bien-être des animaux en appliquant les principes de remplacement, de réduction et de raffinement. Plus précisément, le remplacement partiel/relatif des animaux sera exercé par la mise en œuvre de plusieurs techniques employées à partir d'un seul animal (c'est-à-dire l'imagerie calcique in vivo et les enregistrements électrophysiologiques) afin de maximiser la collecte de données.
Réduction
Le nombre total d'animaux impliqués dans ce projet (n = 620) est calculé en tenant compte des mesures de réduction. Le nombre d'animaux utilisés dans les procédures sera réduit en effectuant différentes procédures sur un seul animal : les animaux seront implantés pour l'électrophysiologie et la photométrie par fibre simultanément, ou l'électrophysiologie et l'optogénétique simultanément afin de maximiser les mesures longitudinales multiples sur le même animal. Nos compétences chirurgicales permettront également de réduire le nombre de victimes chez les animaux et de minimiser les dommages durables. Toutefois, les avantages de la réutilisation des animaux seront mis en balance avec les effets négatifs sur leur bien-être, en tenant compte de l'expérience de toute une vie de l'animal. En outre, notre expertise dans l'entraînement des souris à la tâche de flexibilité cognitive réduira également la variabilité et, dans une large mesure, les nombres globaux nécessaires pour obtenir une signification statistique dans les cohortes. Enfin, notre choix de la taille de l'échantillon est basé sur des études précédentes et est cohérent avec ceux généralement employés dans le domaine. La taille de chaque groupe sera déterminée par l'utilisation de tests statistiques appropriés, y compris le calcul de puissance. La taille réelle de l'échantillon, et donc la signification statistique, dépendra de la variabilité de la lecture biologique. Il sera nécessaire de procéder à des tests statistiques pour une interprétation fiable des résultats.
Raffinement
Toutes les mesures visant à atténuer ou à minimiser la douleur, la souffrance, l'angoisse ou les dommages durables subis par l'animal seront prises. Les protocoles expérimentaux ont été affinés en faisant appel aux pratiques vétérinaires les plus modernes et en prévoyant des périodes de récupération pour réduire le stress et la souffrance des animaux. Plus précisément, la souffrance des animaux est évitée ou réduite au minimum. La douleur et/ou la détresse des animaux seront, le cas échéant, réduites par la sédation, l'analgésie, l'anesthésie ou tout autre moyen approprié pour réduire la douleur ou la détresse, conformément aux pratiques vétérinaires reconnues. Cette action respectera les principes de la déclaration de Bâle (www.basel-declaration.org), qui défend l'idée que les expérimentations animales dans la recherche fondamentale et appliquée doivent être planifiées et réalisées avec un soin extrême et qui contribue à fournir à la société des informations ouvertes et transparentes sur les expérimentations animales.
Choix des espèces
Les propriétés de base des microcircuits neuronaux chez la souris sont similaires à celles d’autres mammifères. Les approches expérimentales multiples réalisées chez la souris permettent une analyse complète allant du comportement jusqu’à l’activité d’un seul neurone. Les souris peuvent être génétiquement modifiées révélant ainsi la fonction de gènes spécifiques. Les phénotypes sont normaux, non dommageables. Les animaux reproducteurs sont maintenus au stade homozygote donc il n’y a pas la nécessité de les génotyper. Si jamais le besoin se crée, il consiste en un prélèvement de queue sur des animaux anesthésiés par isoflurane et marqués par un tatouage au niveau des phalanges avant sevrage. Pour les expérimentations des males transgéniques homozygotes sont croisées avec des femelles commerciales. En effet il est recommandé de réaliser les expérimentations sur des animaux hétérozygotes. Animaux adultes seront utilisés pour toutes le procedures. Toutes les procédures nécessitent des interventions chirurgicales qui ne peuvent être pratiquées que sur des animaux adultes. En outre, toutes les expériences seront réalisées chez des souris adultes, lorsque les circuits corticaux préfrontaux ont atteint un stade de maturation final. Nos animaux sont identifiables par tatouage des phalanges selon la nomenclature universelle. Aucun animal ne sera genotype pour ce projet.
Recherche d’un traitement pour une maladie neurologique rare MCOPS12.
- Maintien des lignées génétiquement modifiées
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système nerveux
360 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à modérés. Porteuses ou non d'une mutation liée à une maladie neurologique rare, elles reçoivent quatre traitements par injection, gavage ou alimentation, suivis de tests comportementaux répétés, avant d'être tuées par dislocation cervicale ou perfusion intracardiaque. Le porteur affirme que le modèle murin "n'est pas remplaçable" et que la mutation "n'engendre aucune souffrance". Les doses testées sont décrites comme faibles, très en deçà de la dose létale.
Objectifs
Des mutations ponctuelles du recepteur à l’acide rétinoique beta (Rarb) sont à l’origine d’une maladie neurologique rare responsable de symptomes cognitifs et moteurs importants et progressifs. En effet, cette pathologie possède un caractère neurodeveloppemental ainsi qu’un caractère neurodégénératif (perte progressive de mobilité, perte de la coordination des membres), avec un pronostique vital ne dépassant pas l’adolescence. Des modèles murins de cette pathologie ont été générés et nous permettront d’étudier les mécanismes associés à ces mutations ponctuelles. Les souris mutantes présentent des symptomes moteurs similaires à ceux observés chez les souris porteuses d’une mutation invalidant complètement l’activité du récepteur. Nos études antérieures ont permis d’identifier le rôle du récepteur dans le dévelopement et dans l’homéostasie de striatum, la structure cérébrale impliquée dans le contrôle moteur et la cognition. Nous avons montré que pendant le développement embryonnaire RARb contrôle le développement d’une sous-population de neurones dans le striatum exprimant le récepteur à la dopamine 1 (Drd1+), alors que à l’âge adulte nous avons identifié son rôle dans la neuroprotection d’une sous population de neurones exprimant le récepteur à la dopamine 2 (Drd2+). Notre premier objectif est de normaliser les symptomes moteurs et cognitifs en modulant la signalisation dopaminergique de deux manières : - Par l’augmentation simultanée de l’activité de la signalisation par les neurones Drd1+ et Drd2+, à la suite de l’administration du traitement L-DOPA, un précuseur de la dopamine, utilisé pour le traitement de la maladie de Parkinson. - Par l’augmentation de l’activité dopaminergique liée aux neurones Drd2+ par l’administration de pramipexol. Notre deuxième objectif est d’utiliser des traitements précoces, déjà utilisés dans la maladie de Parkinson, afin de prévenir l’apparition des symptomes : - L’utilisation de la molécule cGP connue pour son implication dans le neurodégénrescence lorsque qu’elle est dérégulée. C’est un traitement qui est déjà utilisé dans la maladie de Parkinson pour favoriser la survie neuronale. - L’utilisation de rétinyl acetate permettra quant à elle la normalisation de la voie de l’acide rétinoïque qui est extrêmement importante pour le développments et les fonctions striatales.
Bénéfices attendus
Pour chacun des quatre traitements (pramipexol, L-DOPA, cGP et rétinyl acetate), nous testerons des doses faibles afin de normaliser la signalisation dopaminergique dans le striatum ou de prévenir l’apparition des premiers symptomes liés à la neurodégénérescence. Dans ce but, le pramipexol sera injecté (et comparé à des injections de salin (véhicule), qui permettra de contrôler les effets de l’injection) à une dose très faible de 0.2 mg/kg et à une dose faible de 2 mg/kg avant des tests comportementaux (5 differents). Ces traitements seront réalisés sur le même lot d’animaux à 1 semaine d’écart afin d’étudier l’effet dose réponse du traitement. En résumé, la procédure se déroulera comme suit : J 1 : Injection n°1 (0.2mg/kg) suivie des tests 1 (30min) et 2 (3 x 5min) J 4 : Injection n°2 (0.2mg/kg) suivie du test 3 (32h) J 7 : Injection n°3 (0.2mg/kg) suivie du test 4 (30min) J 9 : Injection n°4 (0.2mg/kg) suivie du test 5 (30min) Une semaine de battement entre les injections J 17 : Injection n°1 (2mg/kg) suivie des tests 1 (30min) et 2 (3 x 5min) J 20 : Injection n°2 (2mg/kg) suivie du test 3 (32h) J 23 : Injection n°3 (2mg/kg) suivie du test 4 (30min) J 26 : Injection n°4 (2mg/kg) suivie du test 5 (30min) Toutes les injections seront effectuées avec des aiguilles fines. Les molécules sont injectées à des doses pharmacologiques faibles. Ce dosage est couramment utilisé dans les tests comportementaux chez les souris sans poser de problème. Il est d'ailleurs très largement en deça à la dose létale murine de 168,8mg/kg par injection intra-veineuse. L’administration de L-DOPA se fera par gavage des animaux à une dose de 10mg/kg, qui se fera avant chaque test comportemental. Ces tests seront réalisés de la même manière et dans le même ordre que pour le pramipexol. Le traitement cGP se fera par l’eau des biberons à une dose de 3mg/kg pendant 8 semaines dès la deuxième semaine de vie des animaux. Le traitement se fera donc par l’intermédiaire des mamans qui allèteront les jeunes souris. A la suite du traitement, les cinq différents tests comportementaux se feront dans le même ordre et de la même manière que décrit pour les traitements au L-DOPA. Enfin, le traitement au rétinyl acetate se fera grâce à une supplémentation de la nourriture avec du rétinyl acetate (1.8mg/kg). Ce traitement sera effectué pendant 8 semaines dès la deuxième semaine de vie des animaux et sera suivi des mêmes tests comportementaux indiqués pour lestraitements au L-DOPA.
Procédures
Tous les traitements notifiés ci-dessous se feront sur 3 groupes distincts d’animaux porteurs, ou non, d’une mutation agés de 15 à 30 semaines pour les traitements au pramipexol et L-DOPA et agés de 6 à 10 semaines pour les traitements au cGP et rétinyl acetate. Dans un premier temps, un traitement au pramipexol (5 secondes par traitement, 12 animaux traités/groupe à 0.2 et 2 mg/kg) et d’un traitement contrôle (6 animaux traités au véhicule/groupe), soit un total de 54 mâles et 54 femelles = 108 animaux au total. Ce traitement sera suivi d’un test comportemental et sera réitéré avant chaque nouveau test comportemental (test 1 = 30min; test 2 = 3 x 5min; test 3 = 32h; test 4 = 30min; test 5 = 30min). Les tests comportementaux 1 et 2 feront suite à la même injection. Les souris changeront de groupe pramipexole-véhicule à chaque test selon un roulement et recevront donc au maximum 8 injections, dont 6 maximum de pramipexol. Dans un deuxième temps, un traitement au L-DOPA (15 secondes par traitement), admisnistré par gavage, (12 animaux traités/groupe) et d’un traitement avec de la solution saline (6 animaux traités au véhicule/groupe), soit un total de 54 mâles et 54 femelles = 108 animaux au total. Ce traitement sera suivi d’un test comportemental et sera réitéré avant chaque nouveau test comportemental (voir ci-dessus). Les souris changeront de groupe L-DOPA-véhicule à chaque test selon un roulement et recevront donc au maximum 4 traitements, dont 3 maximum de L-DOPA. Dans un troisème temps, un traitement au cGP administré dans l’eau des biberons pendant 6 à 10 semaines dès la deuxième semaine de vie des animaux (12 animaux traités/groupe) soit un total de 36 mâles et 36 femelles = 72 animaux. Ce traitement sera suivi par 5 tests comportementaux visant à évaluer la motricité et la cognition des animaux traités (identiques aux autres traitements). Dans un quatrième temps, un traitement au rétinyl acetate administré par l’intermédiaire de la nourriture pendant 6 à 10 semaines dès la deuxième semaine de vie des animaux (12 animaux traités/groupe) soit un total de 36 mâles et 36 femelles = 72 animaux. Ce traitement sera suivi par 5 tests comportementaux (identiques aux autres traitements). La moitié des animaux de chacun des quatre traitements = 180 animaux, sera ensuite euthanasiée par perfusion intracardiaque après anesthésie générale. Une vérification de la perte des reflexes au niveau des membres et palpébral est réalisée avant tout acte chirurgical.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables ne dépasseront pas la douleur occasionnée par l’introduction d’une aiguille dans l’abdomen de l’animal. En effet, les tests comportementaux moteurs effectués avant et après les traitements ne sont pas sujet à causer de la souffrance. Une légère modification de l’activité motrice et cognitive est à prévoir après les traitements, sans toutefois causer d’effets indésirables. Ces effets légers seront perceptibles jusqu’à deux heures après le traitement. De plus, la mutation n’engendre aucune souffrance chez les animaux.
Devenir
Les animaux seront mis à mort de deux manières différentes : d’une part par dislocation cervicale qui permettent de prélever tous les organes nécéssaires pour les analyses moléculaires. D’autre part, une mise à mort par perfusion intracardiaque sera effectuée pour la réalisation de marquages immuno-histochimiques qui nécéssitent une fixation complète et homogène de l’échantillon prélévé, permise par le PFA4% administré de manière sistémique par voie intracardiaque.
Remplacement
Le modèle murin N’EST PAS REMPLAÇABLE et reste indispensable afin d’évaluer l’impact des mécanismes biologiques sur le comportement moteur ainsi que pour étudier les réseaux neuronaux dans leur ensemble. En effet, la complexité biologique des signalisations dopaminergique et rétinoïdiennes ne permet par de remplacer les animaux par des modèles mathématiques ou in vitro, parce qu’il ne reflettent pas la diversité des mécanismes biologiques observés in vivo.
Réduction
Afin de REDUIRE au maximum le nombre d’animaux utilisés : le nombre d'animaux utilisé (groupe de 12) correspond au nombre minimal d'animaux à inclure pour obtenir des données statistiquement exploitables selon les impératifs de réduction. Ces effectifs ont été déterminés d'après les données de la littérature et les procédures en vigueur à l'animalerie. Nous nous sommes basés sur des données obtenues chez des souris à la suite du test qui est le moins discriminant parmis les tests effectués ici, ainsi que sur des données comportementales obtenues à la suite d’injection de composés pharmacologiques provenant d’autres laboratoires. Une différence significative entre les groupes (de même sexe) sera recherchée par application d’un test statistique cohérent avec les analyses effectuées. De plus, les animaux traités avec le vehicule (contrôle de l’effet des traitements pramipexol et L-DOPA) seront reparti dans deux groupes de 6 animaux (et pas 12 comme pour les autres groupes). En effet la méthode de traitement ne devrait pas modifier le comportement de l’animal, ce qui permettra de regrouper les deux sous groupes lors des analyses.
Raffinement
En vue de RAFFINER les procédures, les animaux sont hébergés dans des conditions optimales et ils font l’objet d’un suivi adapté et de soins vétérinaires au besoin. Les expériences réalisées ici ne sont pas douloureuses. Elles consistent uniquement en des études comportementales, effectuées avec ou sans injection préalable de composés pharmacologiques. Les molécules pharmacologiques sont utilisées à des doses faibles permettant simplement de révéler des dysfonctionnements ou de limiter/supprimer le phénotype. Des plus, les points d’injections de promipexol seront alternés entre les côtés gauche et droit de l’abdomen de l’animal. Ils seront attentivement surveillés pendant les heures suivant l’injection afin d’éviter toute infection.
Choix des espèces
Pour étudier le rôle de les mutations du gène RARb (identifiée chez l’homme) dans la mise en place et la progression de la maladie MCOPS12, les performances comportementales et les fonctions du système dopaminergique, la souris est un modèle optimal du fait de la similitude des génomes murin et humain et de la disponibilité de différentes lignées porteuses de mutations géniques ciblées permettant de couvrir l’ensemble des processus physiopathologiques : neurodégénérescence et neurodéveloppement. Pour les tests programmés nous utiliserons dans la plupart des cas des animaux adultes d’entre 15 et 30 semaines afin d’oberver les changements de comportements des animaux à la suite des traitements et de diminuer l’hétérogénéité des résultats qui pourraient être apporté par l’augmentation de l’âge des souris. Pour les tests au cGP et au rétinyl acetate, les animaux seront testés entre 6 à 10 semaines pour évaluer l’effet des traitements directement après l’arret de ces derniers.
Impact du stress prenatal sur le développement des troubles anxieux
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
371 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance allant de l'anesthésie sans réveil à modéré. Des femelles gestantes sont soumises à un stress répété, trois séances de 45 minutes par jour pendant sept jours, pour induire chez leurs descendants un phénotype anxieux étudié par des tests comportementaux d'exploration. Le porteur indique ne pas pouvoir limiter ce stress puisqu'il est "le but recherché", et que tous les animaux sont ensuite tués pour analyser leur cerveau. Il décrit le modèle rongeur comme "incontournable", les bénéfices pour l'humain étant renvoyés au long terme.
Objectifs
Le projet a pour but d'étudier l'émergence des troubles anxieux dans un modèle de stress précoce. Nous avons précédemment montré que les souris soumises à un stress développemental in utero (stress prénatal) présentent à l'âge adulte de nombreux troubles comportementaux caractérisés notamment par un phénotype de type anxieux. Sur la base de ces résultats, notre objectif est de déterminer à quel moment du développement ces troubles se mettent en place et d'en étudier les substrats neuroanatomiques. En particulier, nous nous interessons aux neurones granulaires du gyrus denté dont nous avons montré par ailleurs qu'ils étaient impliqués dans les troubles anxieux. Nous testerons donc l'hypothèse que le stress prénatal modifie la genèse ou l'activité des ces neurones, et que ces modifications sont associées à une augmentation de l'anxiété.
Bénéfices attendus
Ces expériences fourniront des informations uniques sur l'émergence des troubles anxieux et sur les processus neuronaux impliqués. Elles permettront à moyen terme d'identifier des marqueurs biologiques précoces prédictifs d'une vulnérabilité comportementale ultérieure. La transposition à l'humain, à plus long terme, permettra la prise en charge des individus à risque.
Procédures
Trois groupes d'animaux sont à considérer: le premier est constitué de femelles dont le niveau d'anxiété sera évalué par deux tests comportementaux d'une durée de 10 min et 5 min, respectivement à 2 jours d'intervalle (n=173) et dont une partie sera soumise à un stress comportemental léger durant la gestation (n= 40 souris; stress divisé en 3 sessions quotidiennes de 45 min pendant 7 jours); le deuxième est constitué de leurs descendants qui seront soumis à des tests comportementaux basés sur l'exploration spontanée avant étude des structures cérébrales impliquées (n=168 souris: un lot subit 3 tests comportementaux de 10 min maximum à raison d'un test par jour pendant 3 jours et le deuxième lot subit 1 test de 10 min); le troisième est constitué des descendants servant de population témoin puisqu'ils ne subissent aucun test comportemental (n=60). Pour analyser les structures cérébrales, tous les descendants (groupe 2 et 3) subiront au jour postnatal P1 une injection intrapéritonéale d'un marqueur de division cellulaire.
Impact sur les animaux
Les femelles gestantes sont soumises à des stress répétés qui vont générer un état de léger stress chronique. Il ne nous est pas possible de limiter ce stress ou de compenser cet état puisqu'il est le but recherché, et qu'il a pour objectif de mimer la situation observée chez l'humain (le modèle a été établi pour comprendre les mécanismes impliqués dans les troubles comportementaux observés dans la population humaine soumise à des situations environnementales délétères durant la vie intra utérine). Les tests comportementaux qui seront effectués sur les descendants sont quant à eux non invasifs et basés sur le comportement exploratoire naturel de la souris. Nous n'attendons pas d'effet indésirable de leur mise en oeuvre.
Devenir
L'ensemble des animaux sera mis mort à l'issue des procédures pour une étude de l'impact du stress sur les structures cérébrales.
Remplacement
Ce projet recourt exclusivement à l’utilisation de souris de laboratoire. Ce recours à l’animal peut se justifier pour plusieurs raisons : 1) les troubles anxieux que nous analysons sont des troubles du comportement; à ce titre, ils nécessitent une approche intégrée prenant en compte l'ensemble de l'organisme et ils ne peuvent pas être récapitulés sur des lignées cellulaires (humaine ou animale) ou tout autre modèle in vitro cellulaire ou subcellulaire; 2) il n’existe pas encore de modèles mathématique ou in silico valides et réalistes permettant d’étudier ces processus causaux.
Réduction
Nous avons travaillé sur la réduction du nombre d'animaux sur 2 plans: 1) lorsque cela est possible (pas d'impact attendu sur les résultats obtenus), les souris seront utilisées dans plusieurs tests comportementaux afin de réduire le nombre total d'animaux nécessaires; 2) Un effectif de 14 souris par groupe représente un compromis rationnel, compte tenu de l’exigence éthique de réduction du nombre d’animaux et des contraintes expérimentales propres au projet. En effet, pour que nos expériences soient concluantes au plan statistique, compte tenu de la variabilité comportementale attendue chez les souris, il faut obtenir un effectif final minimum de 12 individus. Etant donné que le pourcentage de perte liée aux aléas expérimentaux est estimé à 20% en fin d’expérience, il nous faut démarrer l’expérience avec un groupe de 14 souris.
Raffinement
Dès leur arrivée les souris sont hébergées en cages transparentes munies d’enrichissement (carrés de coton et de cellulose permettant l'élaboration d'un nid et tunnels). Durant les sessions de stress, les souris sont observées et manipulées 3 fois par jour et pesées tous les 2 jours. Hors périodes de stress les femelles et leurs descendants sont observés quotidiennement par le personnel zootechnique (motricité et réactivité, aspect du pelage) et une pesée hebdomadaire est réalisée. Dans tous les cas, dès qu’un animal présent un signe de mal-être (pour les adultes: poil hérissé, prostration, plaie , perte de poids de plus de 15% par rapport à la pesée précédente; pour les jeunes: absence de poche de lait, corpulence anormale par rapport à la portée, couleur des muqueuses anormale, comportement aggressif de la mère), il sera isolé.
Choix des espèces
Le modèle d’étude employé doit permettre de reproduire un système biologique fonctionnel et complexe, dont les mécanismes ontogénétiques sont comparables à ceux qui régissent le développement des mêmes fonctions chez l’humain. Dans ce cadre, le modèle rongeur constitue un outil incontournable. Nous avons opté pour l'utilisation de souris dans un souci d'homogénéité de l'ensemble de nos expériences, ce qui permet une réduction du nombre d'animaux utilisés. Le but du projet étant d'étudier l'émergence des troubles anxieux au cours du développement, les souris seront étudiées à 3 stades de développement: période juvénile (entre 3 et 4 semaines) , période adolescente (entre 6 et 7 semaines), et âge adulte (entre 12 et 13 semaines).
Etude des processus sensorimoteurs chez la souris non anesthésiée tête-fixée au cours des états de veille et de sommeil
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
270 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue par perfusion intracardiaque, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une chirurgie d'implantation de deux à quatre heures, une partie recevant des injections virales et une craniotomie, puis est maintenu tête fixée pour enregistrer l'activité cérébrale pendant l'éveil et le sommeil. Le porteur décrit une habituation progressive à la contention pour limiter le stress, et affirme qu'il n'existe pas d'alternative aux modèles animaux pour étudier la perception sensorielle à l'échelle cellulaire. Les bénéfices relèvent de la recherche fondamentale, avec un lien seulement "indirect" évoqué vers l'autisme.
Objectifs
La plupart de nos expériences sensorielles relèvent d’une exploration active du monde, tels la locomotion, les mouvements oculaires, le toucher. Face à une affluence d'informations, nous sélectionnons les plus pertinentes pour une décision rapide; en fonction du contexte, seules celles nécessaires à une action adaptée sont traitées, les autres filtrées. Mieux comprendre notre perception sensorielle du monde est un enjeu majeur des neurosciences modernes. Le système des vibrisses (moustaches) du rongeur est un système de choix pour étudier le traitement des informations sensorielles car il possède une organisation anatomique très précise. Les rongeurs en outre utilisent leurs vibrisses de façon active pour explorer leur environnement en les faisant bouger volontairement. Des mouvements rapides des vibrisses sont également observés lors du sommeil paradoxal, permettant de faire un parallèle avec les mouvements rapides des yeux chez l’humain lors de cette même phase de sommeil. Les informations sensorielles relatives à la déflection des vibrisses chez le rongeur sont transmises de la périphérie au cortex par plusieurs voies. Toutefois, la nature du message codé par chacune de ces voies reste mal connue et sujet de controverse, notamment au niveau du thalamus, une structure cérébrale centrale par laquelle les informations sensorielles transitent avant d’atteindre le cortex. Dans cette étude, nous voulons révéler sous quelles conditions physiologiques les différentes voies sensorielles transmettent efficacement cette information. Pour répondre à cette question, nous proposons d'étudier les réponses sensorielles au niveau du thalamus dans un contexte comportemental pertinent pour la souris au cours des différents états de vigilance de l’animal.
Bénéfices attendus
Le thalamus est une structure essentielle au fonctionnement du cortex cérébral, où se déroulent les opérations cérébrales les plus élaborées. Il est composé de plusieurs noyaux dont la fonction dans le traitement de l’information sensorielle reste imprécise à ce jour. En combinant des enregistrements électrophysiologiques intracérébraux chez la souris et des techniques de manipulation ciblée de neurones du réseau sensoriel, nous pourrons identifier le rôle clé de ces noyaux dans ce réseau chez un animal en comportement. Les bénéfices escomptés seront une meilleure compréhension des mécanismes du traitement de l’information sensorielle par le cerveau, ce qui relève de la recherche fondamentale. De plus, le thalamus étant essentiel à la perception sensorielle et aux processus attentionnels, les résultats attendus pourront révéler la base neuronale des opérations délétères dans les troubles du spectre autistique et contribuer ainsi indirectement à une meilleure compréhension de cette maladie. Ensuite, ce projet apportera un éclairage nouveau sur la fonction du sommeil. Des travaux chez l’homme ont montré que le cerveau peut réaliser une tâche cognitive lors du sommeil paradoxal : les réponses évoquées à l’écoute de son propre nom sont différentes de celles évoquées par un nom inconnu. Cependant, nos connaissances sur ce sujet restent très limitées. Ce projet constitue une première étape vers la compréhension du traitement différentiel des informations sensorielles et des processus sensorimoteurs et cognitifs au cours des différents états d’éveil et de sommeil afin de comprendre comment sont traitées ces informations dans un cerveau éveillé versus non conscient.
Procédures
Aucun prélèvement, aucune manipulation douloureuse ne sera réalisé sur un animal vigile, toutes les interventions chirurgicales sont réalisées sous anesthésie profonde et analgésie appropriée. Interventions sous anesthésie - Une chirurgie d’implantation (2 à 4 heures) sera réalisée sur tous les animaux sous anesthésie (n=270). - Une Injection localisée d’adéno-virus associés (AAVs) ou de traceurs conventionnels sous contrôle électrophysiologique et sous anesthésie (4 à 6 heures); cette intervention concerne n= 194/270 souris. - Une craniotomie sous anesthésie gazeuse et Buprénorphine (< 2 heures) sera pratiquée sur n= 168/270 souris. L'ensemble des trois interventions seront réalisées sur moins de la moitié (122/270) des souris. - Enregistrements électrophysiologiques sous anesthésie pour 50% des souris de la procédure #2 (une journée), suivis de la perfusion de l'animal : pas de réveil de l'animal - Tous les animaux (n=270) seront anesthésiés (s'ils ne le sont pas déjà) et perfusés en intracardiaque (30 minutes). Manipulations de l'animal vigile, spécifique à la Procédure #1 - Plusieurs sessions journalières de handling (10 min) pendant tout le temps de la procédure (2 à 3 mois) - Habituation à la contention, journalière, pendant 20-30 jours. Elle dure de 1 min le premier jour à 4h les derniers jours. - Enregistrements électrophysiologiques, session de 3 à 4 heures pendant 1 à 7 jours successifs - Optogénétique, stimulation lumineuse, pulses de 20 à 100ms pendant 1 à 10 sec, répétées modérément et aléatoirement lors des sessions d'enregistrements. - Stimulations sensorielles, quelques secondes, répétées modérément et aléatoirement lors des sessions d'habituation et d'enregistrements.
Impact sur les animaux
Aucun prélèvement, aucune manipulation douloureuse ne sera réalisé sur un animal vigile, toutes les interventions chirurgicales sont réalisées sous anesthésie profonde et analgésie appropriée. Une chirurgie d’implantation de 2 à 4 heures sera réalisée sur tous les animaux sous anesthésie. Ensuite, après 5 jours de repos, 194/270 animaux seront à nouveau anesthésiés 4 à 6 heures pour une injection localisée d’AAVs ou de traceurs conventionnels sous contrôle électrophysiologique. Quatre à 8 semaines après, une anesthésie gazeuse (avec Buprénorphine) inférieure à 2h sera pratiquée sur 168/270 animaux pour réaliser les craniotomies. Les trois interventions seront réalisées sur moins de la moitié (122/270) des souris. Ce projet nécessite des enregistrements électrophysiologiques sur la souris vigile. L’immobilisation est une source de stress pour la plupart des animaux. Dans ce projet, la souris est partiellement immobilisée : elle est placée dans un tube de carton sur un petit matelas doux et absorbant (changé régulièrement), sa tête maintenue de manière indolore par un système de contention. Contrairement aux protocoles de contention utilisés pour induire un stress, le corps et les pattes de la souris ne sont ici pas contenus ou immobilisés : elle est libre de bouger, ajuster sa posture, se toiletter. Dans le but de juguler le stress de l’animal, nous procédons à une habituation adaptée, douce et très progressive, au système de contention, que nous alternons avec de nombreuses périodes de "handling" de l’animal. La répétition des manipulations, toujours récompensées, permet à l’animal d’appréhender le caractère prédictif et non douloureux de la contention, ainsi que d’associer les sessions de travail à la récompense.
Devenir
Une perfusion intracardiaque d’une solution de paraformaldéhyde 4% sera réalisée à la fin de chacune des procédures, sur tous les animaux. Cette procédure permet de fixer le cerveau de l’animal en vue d’une étude immunohistochimique afin de valider la position des enregistrements électrophysiologiques, l’étendue de la transfection virale ou le traçage de voies anatomiques.
Remplacement
Il n’existe actuellement pas d’alternative à l’utilisation de modèles animaux pour l’approche des mécanismes de la perception sensorielle. La neuropsychologie humaine, la modélisation théorique des fonctions cognitives de haut niveau, ainsi que les cultures de neurones ne constituent pas actuellement une alternative pour l’étude des processus de perception sensorielle et de la vigilance à l’échelle cellulaire. L’étude des mécanismes neurophysiologiques des processus cognitifs se faisait jusqu’à maintenant essentiellement chez des modèles primates non-humains. Avec cette étude nous voulons profiter des avantages qu’apporte la souris (modèles génétiques et identification des neurones plus aisée) pour raffiner notre compréhension des processus sensorimoteurs à un niveau cellulaire.
Réduction
La technique de l’animal tête-fixée est un modèle unique qui permet de réduire considérablement le nombre de souris nécessaires pour une étude donnée - un même animal participe à plusieurs sessions d’enregistrements, jusqu’à 7 jours consécutifs - les différents tests comportementaux que nous proposons pourront être réalisés sur chacune des souris, évitant la multiplication des groupes d’animaux - la multiplicité des données recueillies sur chaque animal : activité de plusieurs régions cérébrales, au cours de différents états de vigilance et comportements (et nos données sont partagées avec nos collaborateurs) - chaque souris est son propre contrôle pour toutes les procédures, divisant par deux le nombre d’animaux nécessaires et permettant d'appliquer des tests statistiques pour mesures répétées, plus puissants (donc moins de souris nécessaires), paramétriques : test-t de Student ou ANOVA (selon le nombre de groupes à comparer) ou non paramétriques au regard de la normalité de la distribution des valeurs : Wilcoxon et Friedman. Le nombre d’animaux sera également réduit par l’utilisation de tests statistiques basés sur des modèles GLM (modèles linéaires généralisés) qui prennent en compte à la fois les mesures répétées sur le même animal et les mesures effectuées entre animaux. - Les injections virales ou de traceurs sont réalisées sous contrôle électrophysiologique limitant ainsi drastiquement les erreurs de localisation, et diminuant de facto drastiquement le nombre d’animaux inexploitables car injectés en dehors de la zone d’intérêt. - La procédure #2 vise à établir sur des animaux non contraints le protocole d’injection le plus efficace de façon à réduire significativement le nombre d’animaux utilisés dans la Procédure #1. - Pour la procédure #1, nous estimons, de par notre expérience, à 20 le nombre de souris "contrôles" nécessaires pour chaque région d’intérêt et à 22 les souris transfectées (dont 15 souris porteuses du virus associé à la Rhodopsine et 7 souris "contrôle" pour le virus, virus associé au fluorophore seul) nécessaires pour chaque région d’intérêt. Ces estimations tiennent compte de la diversité neuronale dans les régions d’intérêt. Pour chaque étude, nous commençons avec un nombre restreint d'animaux (n=3 à 6), i.e. étude pilote, et poursuivons seulement si les réponses aux protocoles de transfection et de stimulation lumineuse sont optimales. Les données acquises avec le projet DR#03330 permettent de diminuer le nombre d’animaux.
Raffinement
1- La technique de la souris tête-fixée a été développée dans un souci de raffinement et avec une attention particulière au bien-être de nos souris a- pour réaliser des enregistrements au cours du cycle veille-sommeil naturel de l’animal b- sans générer de douleur. Toutes les interventions chirurgicales étant réalisées sous anesthésie c- en prenant soin de juguler le stress de l’animal par une habituation adaptée, douce et très progressive, au système de contention d- avec de nombreuses périodes de "handling" de l’animal e- des jouets sont placés dans leur cage afin qu’ils disposent d’un environnement enrichi. Après chaque manipulation (habituation ou handling) l’animal retourne dans sa cage et est récompensé. La procédure d’habituation permet à la souris de se familiariser avec la contention par la tête. La répétition des manipulations, toujours récompensées, permet à l’animal d’appréhender le caractère prédictif et non douloureux de la contention, ainsi que d’associer les sessions de travail à la récompense. e- des jouets sont placés dans leur cage afin qu’ils disposent d’un environnement enrichi. 2- Les injections virales sont classiquement réalisées uniquement sur la base de coordonnées stéréotaxiques calculées pour un individu moyen. Or, premièrement, chaque animal diffère de cette moyenne, et deuxièmement nous visons des structures sous-corticales de petit volume (d’autant plus petit chez la souris). Nous proposons donc de réaliser les injections virales sous contrôle électrophysiologique limitant ainsi drastiquement les erreurs de localisation, et diminuant de facto drastiquement le nombre d’animaux inexploitables car injectés en dehors de la zone d’intérêt.
Choix des espèces
La souris a été choisie comme modèle d'étude car il existe présentement des outils moléculaires et génétiques développés chez la souris uniquement, donc non disponibles à ce jour pour d’autres espèces animales. Par exemple, la technique d’optogénétique permet d’activer ou d’inactiver de manière spécifique une région cérébrale. L’impact d’une telle manipulation sur l’activité des régions cérébrales étudiées peut être quantifié, et le rôle fonctionnel de ces régions peut être élucidé. Nous aurons ainsi la possibilité de comparer directement l’activité électrophysiologique, les réponses sensorielles et le comportement chez les mêmes souris avant et pendant manipulation d'une région cible. Chaque animal devient ainsi son propre contrôle, ce qui limite le nombre d’animaux nécessaires pour chaque étude. Nous travaillons avec des animaux de 8 à 16 semaines c'est-à-dire de jeunes adultes ayant atteint leur maturité cérébrale.
Caractérisation de modèles murins d’autisme et développement de nouvelles approches thérapeutiques
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
3 380 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections répétées de composés par plusieurs voies et, pour une partie, une chirurgie stéréotaxique implantant une fibre optique ou une canule, avec douleur post-opératoire et risque d'infection déclarés, pour caractériser des modèles murins d'autisme et tester des traitements. Le porteur affirme que l'autisme, dont le diagnostic repose sur le comportement, "ne peut être modélisé qu'au niveau de l'animal entier". Les bénéfices thérapeutiques annoncés restent formulés comme une perspective.
Objectifs
La prise en charge des patients souffrant de troubles autistiques requière le développement de nouveaux traitements pharmacologiques permettant de soulager leurs déficits comportementaux. Le projet proposé a pour objet (1) une meilleure compréhension des substrats biologiques de ces pathologies, (2) la mise à disposition de la communauté scientifique des modèles animaux des troubles autistiques présentant une bonne homologie avec les conditions cliniques et (3) l’évaluation in vivo, dans ces modèles, de nouvelles stratégies thérapeutiques, tout ceci à des fins strictement scientifiques.
Bénéfices attendus
Ce projet permetra une meilleur compréhension des gènes impliqués dans le développement de l'autisme et permetra de proposer de nouvelles solution thérapeutique pour soulager la pathologie.
Procédures
Une partie des animaux de nos procédures expérimentales seront soumis à des injections chroniques (14 jours) de composés par voie intrapéritonéale et per-nasale. Nous allons également étudiés des animaux qui recevront une administration unique de composés par voie intracerebroventriculaire. Enfin, un groupe d’animaux subUne partie des animaux de nos procédures expérimentales seront soumis à des injections chroniques (14 jours) de composés par voie intrapéritonéale et per-nasale. Nous allons également étudiés des animaux qui recevront une administration unique de composés par voie intracerebroventriculaire. Enfin, un groupe d’animaux subiront une chirurgie stéréotaxique dans le but d’implanter une fibre optique ou une canule d’injection. Les composés seront ensuite injectés soit via la canule d’injection soit par voie intrapéritonéale dans le cadre des souris implanté avec une fibre optiqueiront une chirurgie stéréotaxique dans le but d’implanter une fibre optique ou une canule d’injection. Les composés seront ensuite injectés soit via la canule d’injection soit par voie intrapéritonéale dans le cadre des souris implanté avec une fibre optique
Impact sur les animaux
Pour le groupe d’animaux soumis à des administration répétées d’agents pharmacologiques par voie intrapéritonéale, on ne peut pas exclure une inflammation au niveau du site d’injection. Pour les animaux subissant une administration per-nasale, à l’exception d’un inconfort, ce type d’injection n’est pas connue pour générer d’effets indésirables. L’administration de composés par voie intracérébroventriculaire sera réalisé sous anesthésie gazeuse. On peut donc s’attendre à une douleur modérée au niveau du site d’injection ainsi qu’un inconfort au réveil de l’anesthésie. Les animaux subissant une chirurgie stéréotaxique, présenteront une douleur post-opératoire, les conséquences d’une anesthésie et un risque de complication post-opératoire (hémorragie, infection).
Devenir
A la fin de chaque expérience, les animaux seront mis a 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 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 prendrons en charge l’ensemble des contraintes que subissent les animaux au cours des expériences. Concernant l’hébergement, les souris seront hébergées en groupe sociaux de 2 à 4 individus, en leurs 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, nous testerons chaque animal dans différentes tâches et nous utiliserons les tests statistiques adéquats. Pendant les expériences, nous suivront quotidiennement le bien-être de nos animaux en particulier leurs poids, leur posture et leur point d’injection. Pour réaliser les chirurgies, nous mettront en place une procédure d’anesthésie adéquate (anesthésique associé à un analgésique) ainsi qu’un suivi post-opératoire renforcé. En effet, nous donnerons un traitement anti-inflammatoire à nos animaux pour réduire la douleur et un suivi journalier de la cicatrisation de la plaie ainsi qu’un suivi journalier du poids et de la posture des animaux sera effectué. Nous mettrons en place des points limites adaptés afin d’éviter de faire souffrir inutilement les animaux. 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. Plusieurs lignées de souris génétiquement modifiées sont disponibles pour modéliser cette pathologie au niveau préclinique. Les déficits comportementaux détectés chez ces souris modèles sont suffisamment importants et robustes pour permettre de révéler des effets bénéfiques potentiels de composés pharmacologiques. Les animaux seront utilisés à l’âge adulte (8-12 semaines), alors que le répertoire comportemental est totalement développé et les éventuels déficits comportementaux fixés.
Impact de l’exposition à des petites molécules sur la régulation microgliale in vitro.
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
- Système nerveux
300 souris vont être utilisées, anesthésiées puis tuées avant tout réveil par une perfusion intracardiaque. Elles sont mises à mort pour prélever leurs cellules cérébrales et les mettre en culture, afin d'y tester dix petites molécules censées agir sur la neuroinflammation. Une fois les cellules prélevées le projet reste entièrement in vitro, l'animal ne servant qu'à fournir la matière première. Le porteur affirme avoir déjà réduit la sélection des molécules par un travail in silico et décrit la souris comme un modèle "pertinent et reconnu".
Objectifs
Le projet porte sur l’étude de l’impact de nutriments lipidiques et métabolites sur la régulation des cellules cérébrales et leurs intéractions in vitro. Il s’inscrit dans le cadre du projet global d’étude de la neuroinflammation, composante primaire de pathologies neurodéveloppementales, psychiatriques et neurodégénératives.
Bénéfices attendus
Les paradigmes expérimentaux in vitro permettront de mettre en avant l’importance de petites molécules d’intérêt (nutriments, lipides et métabolites) sur les intéractions entre cellules murines cérébrales in vitro et leurs fonctionnements. Ceci permettra de d’accroitre les connaissances et de découvrir de nouvelles stratégies pharmacologiques prometteuses dans le cadre des pathologies que nous étudions (neurodéveloppementales, psychiatriques et neurodégénératives). Nous avons 5 molécules d’intérêt en lien avec les pathologies neurodéveloppementales et 5 en lien avec les pathologies psychiatriques et neurodégénératives.
Procédures
Une perfusion intracardiaque sera effectuée sur les animaux avec prise en charge de la douleur.
Impact sur les animaux
Les animaux en cours de protocole sont surveillés quotiediennelement par les animaliers. Il n’y a pas d’induction de stress majeur sur ces animaux entrainant une alteration de l’état général des animaux. La procédure de perfusion implique une injection intrapéritonéale.
Devenir
L’ensemble des souris sera mise à mort à des fins de culture cellulaire et d’étudier l’impact de petites molécules sur les interactions entre les cellules cérébrales in vitro
Remplacement
La sélection des molécules à tester a été drastiquement réduite par un travail in silico visant à ne sélectionner que les molécules (nutriments, lipides et métabolites) avec un fort pouvoir interventionnel sur les interactions entre les cellules cérébrales. Notamment, l’expression spécifique de récepteurs à ces petites molécules par les sous-types cérébraux a été vérifiée et validée ou encore l’implication des molécules dans des voies de signalisation dans les pathologies neurodéveloppementales, psychiatriques et neurodégénératives étaient des pré-requis à la sélection des molécules. Nous remplaçons le test de ces molécules in vivo par notre approche in vitro afin de réduire le nombre d’animaux utilisés. Ces travaux vont nous permettre de définir plus finement et de sélectionner les molécules d’intérêt pharmacologique.
Réduction
Nous avons calculé au plus juste le nombre d’animaux nécessaires pour réaliser les isolements de cellules cérébrales à des fins de culture. En se basant sur notre expérience et sur l’optimisation des protocoles de culture cellulaire, nous avons calculé la quantité de cellules nécessaires à l’évaluation de chaque molécule et donc nous pouvons retranscrire ce nombre en nombre de souris. Nous devons répliquer l’expérience 3 fois par molécule d’intérêt, soit 30 animaux pour une analyse complète par molécule. Nous testerons 10 molécules d’intérêt, soit un total de 30 animaux X 10 molécules = 300 souris. De manière importante et optimisée, le nombre d’animaux demandé va permettre de réaliser les cultures de cellules en neuroinflammation ET des cultures des autres cellules cérébrales.
Raffinement
A leur arrivée, les animaux seront hébergés en cages collectives avec un environnement enrichi (maison en carton + baton de bois). Les animaux seront observés quotidiennement par les animaliers. Si l’animal apparaît malade ou avoir des douleurs il sera immédiatement isolé et surveillé. Si l’animal ne montre pas d’amélioration significative, il sera sacrifié dans les 24h. Par ailleurs pour les procédures induisant de la douleur comme la perfusion intracardiaque nous utiliserons des aanalgésiques (décrite dans la procédure) afin de limiter la douleur chez l’animal.
Choix des espèces
La souris est un modèle pertinent et reconnu en toxicologie, pour lequel de nombreux outils sont développés afin d’étudier notamment le cerveau et son fonctionnement. Nous travaillerons avec la lignée C57bl/6. Les souris males et femelles seront utilisées à l’âge adulte entre 6 semaines et 12 mois. Cela permettra d’étudier les impacts des différentes molécules au niveau des cellules cérébrales adultes in vitro.