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
Les mécanismes cellulaires sous-jacents aux problèmes cognitifs chez un modèle murin de trouble neurodéveloppemental (2/2)
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
258 souris génétiquement modifiées pour reproduire un trouble neurodéveloppemental humain vont être utilisées, dont 248 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et 10 opérées sous anesthésie sans réveil. Une partie subit une chirurgie de 45 à 60 minutes, d'autres une injection sous contention, avant que toutes soient tuées pour récupérer leurs tissus. Les procédures ne sont décrites que sommairement, sans que soient précisés les tests cognitifs employés. Le porteur affirme qu'aucune méthode in vitro ou in silico ne remplace l'animal et que la souris est le seul mammifère modifiable génétiquement en routine.
Objectifs
L’objectif de ce projet est d’étudier les mécanismes impliqués dans les déficits cognitifs chez un modèle de troubles neurodéveloppementaux. Cette recherche s’appuie sur des travaux antérieurs relevant les altérations au niveau du fonctionnement du cerveau de ces animaux. Nous cherchons à approfondir ces observations en explorant les facteurs à l’origine des changements observés. Pour des raisons techniques, le projet se déroule dans deux établissements utilisateurs : EU1 et EU2.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à mieux comprendre les mécanismes sous jacents certains troubles de neuro-développement qui affectent la vie quotidienne d’environ 6 à 8 % de la population. En étudiant un modèle animal largement utilisé, notre travail permettra d’identifier les facteurs à l’origine des changements observés. Cette approche permettra de relier nos resultats à des stratégies thérapeutiques potentielles, ouvrant la voie à de nouveaux traitements ciblés. Ces connaissances sont essentielles pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques et pour soutenir l’inclusion des personnes concernées dans un milieu social ou professionnel. À terme, ce projet contribuera à améliorer la compréhension scientifique de ces conditions et à proposer des pistes concrètes pour en améliorer à quotidien la vie des personnes concernées.
Procédures
Certains animaux subissent une procédure chirurgicale sous anesthésie d'une durée d' environs 45 à 60 minutes. Certains animaux reçoivent une injection d'un produit médicamenteux sous contention (durée d'environs 5 à 10 secondes).
Impact sur les animaux
Les animaux subiront une intervention chirurgicale sous anesthésie. Les effets indésirables potentiels de cette procédure comprennent des douleurs postopératoires minorées par des antalgiques, une possible perte de poids et un risque d'infection.
Devenir
Les animaux seront mis à mort et leurs tissus récupérés pour les analyses post-hoc.
Remplacement
Le projet vise à mieux comprendre les altérations biologiques à l’origine des troubles cognitifs. Pour répondre à ces questions, il est nécessaire d’utiliser un modèle expérimental qui soit : i) suffisamment complexe et intact, ii) génétiquement modifiable, iii) doté d’un cerveau présentant une organisation comparable à celle de l’être humain, et iv) compatible avec des approches comportementales avancées ainsi qu’avec des techniques expérimentales invasives. À ce jour, il n’existe pas de méthodes alternatives in vitro ou in silico permettant de remplacer l’utilisation d’animaux pour ce type d’étude. Par ailleurs, des études directement menées chez l’être humain ne sont pas envisageables en raison du caractère invasif des procédures nécessaires et une population fragile.
Réduction
Afin de limiter au maximum le nombre d’animaux utilisés, nous avons soigneusement estimé le nombre strictement nécessaire pour obtenir des résultats fiables. Cette estimation repose sur des études déjà publiées, une analyse de la littérature scientifique et des calculs statistiques permettant d’éviter l’utilisation d’un nombre excessif d’animaux. Nous nous engageons ainsi à n’utiliser que le nombre minimal d’animaux indispensable pour atteindre les objectifs de l’étude. Pour cela, nous avons mis en place une stratégie expérimentale qui permet d’anticiper et de prévenir toute utilisation inutile. Des études pilotes sont réalisées afin de vérifier que la méthode fonctionne correctement et de perfectionner les gestes techniques avant le lancement complet de l’étude. Cette approche permet d’ajuster le nombre d’animaux en fonction des premiers résultats et d’identifier rapidement d’éventuels problèmes, afin de modifier la procédure si nécessaire dans un objectif de réduction. Les résultats obtenus seront ensuite analysés à l’aide de méthodes statistiques adaptées, afin de garantir des conclusions fiables et rigoureuses.
Raffinement
i) Vérification de l'état de l'animal : Avant chaque manipulation, l'état de l'animal sera vérifié selon les critères généraux ainsi que les signes cliniques spécifiques à la manipulation. ii) Critères d’évaluation de la souffrance : L’apparence générale et le comportement de l’animal seront observés pour détecter tout signe de souffrance, douleur ou détresse. Tout signe de souffrance déclenchera une réponse immédiate et appropriée, comme des mesures adaptées. Si aucune amélioration n'est constatée après ces interventions, l'expérimentateur consultera le vétérinaire iii) Les actes chirurgicaux seront réalisés sous anesthésie et analgésie. iv) Manipulation quotidienne : Les animaux seront manipulés avant les expériences pour réduire leur niveau de stress. v) Conditions d’hébergement adaptées afin de permettre l'intégration d'une approche de manipulation qui vise à réduire le niveau de stress.
Choix des espèces
Actuellement, la souris est le seul mammifère pour lequel il est possible, de manière routinière, de modifier le génome, et pour lequel les modèles développés ont été caractérisés de manière approfondie et correspondent de façon fiable à certaines conditions humaines. Nous utiliserons des souris adolescentes (âgées de 5 à 8 semaines) au début des expériences, parce que la condition étudiée est une condition neurodéveloppementale.
Comparaison entre un entrainement en endurance individualisé d’intensité modérée et un entraînement intense sur la plasticité corticale et hippocampique et les fonctions sensorimotrices et cognitives chez des rats sains adultes vieillissants.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Pour comparer deux régimes d'entraînement sur tapis roulant chez des rats vieillissants, 98 rats âgés de 12 à 15 mois vont être utilisés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Chaque animal court trois fois par semaine pendant huit semaines, passe trois séances d'imagerie cérébrale sous anesthésie et subit jusqu'à quatre prélèvements de sang par incision de la queue. À la fin, ils sont tués pour prélever leur cerveau et leurs muscles, que le porteur juge exploitables seulement frais et intacts. Les retombées annoncées, mieux calibrer l'exercice contre le déclin cognitif des personnes âgées, sont renvoyées à moyen terme, alors que le porteur affirme qu'aucun modèle sans animaux ne peut relier muscle et cerveau.
Objectifs
Dans ce projet, nous étudions l’efficacité de deux types de programmes d’entraînement physique, un à intensité modérée et un autre à haute intensité, sur des rats adultes. Nous observons comment ces entraînements influencent leurs capacités physiques, leur motricité, leur mémoire ainsi que les changements dans leurs muscles et leur cerveau. Pour cela, les animaux passeront des tests de comportement et d’endurance sur un tapis roulant, ainsi que des examens d’imagerie cérébrale. Des prélèvements sanguins seront réalisés plusieurs fois au cours de l’étude pour analyser certains paramètres biologiques. Enfin, à la fin du protocole, des analyses seront faites sur les tissus musculaires et cérébraux pour mieux comprendre les effets des entraînements.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à mieux comprendre comment différents types d’exercices physiques influencent le cerveau, la mémoire et la motricité chez les individus âgés, chez qui des troubles liés à l’âge sont fréquents. En adaptant les entraînements à chaque individu grâce à des mesures physiologiques précises, les résultats pourront être plus facilement appliqués chez l’humain. Les bénéfices attendus sont les suivants : Pour la santé humaine : améliorer les recommandations d’exercices pour prévenir ou ralentir les troubles cognitifs et moteurs liés au vieillissement. Pour la santé animale : mieux comprendre les effets de l’exercice sur le vieillissement animal, ce qui peut aider à améliorer le bien-être des animaux dans divers contextes. Pour l’environnement : indirectement, en favorisant des approches non médicamenteuses pour la santé, ce projet peut contribuer à réduire l’utilisation de traitements chimiques. Les résultats devraient être accessibles à moyen terme (quelques années) et pourront être appliqués à grande échelle, notamment dans les domaines de la santé publique, de la rééducation et du bien-être des personnes âgées.
Procédures
Les exercices physiques sont adaptés individuellement à chaque animal afin d’éviter des efforts trop intenses qui pourraient les stresser. Chaque séance dure environ 30 minutes et est réalisée trois fois par semaine pendant la durée du protocole (jusqu’à 8 semaines selon les groupes). Pour le prélèvement des tissus cérébraux et musculaires à la fin de l’étude, les animaux reçoivent un traitement contre la douleur environ 30 minutes avant la procédure. Ils sont ensuite profondément anesthésiés afin que le prélèvement se fasse dans les meilleures conditions possibles, garantissant un état optimal des tissus. Les examens d’imagerie cérébrale sont réalisés à trois reprises (environ aux semaines 2, 4 et 8). Chaque examen dure moins de 45 minutes et se fait sous anesthésie gazeuse pour minimiser le stress et les mouvements de l’animal. Des prélèvements sanguins sont effectués à la base de la queue sous anesthésie légère pour limiter le stress et les mouvements. Au maximum, quatre prélèvements sont réalisés sur les 8 semaines d’étude, avec un volume total de sang prélevé qui reste inférieur à 20 % du volume sanguin total sur une semaine, garantissant la sécurité des animaux.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables susceptibles d’apparaître dans ce protocole sont les suivants : Des blessures cutanées légères peuvent survenir occasionnellement lors des entraînements sur tapis roulant, notamment à cause des frottements contre la bande roulante. Lors des tests d’effort, une petite incision partielle est réalisée à la pointe de la queue pour permettre les prélèvements sanguins, ce qui peut entraîner une douleur légère. Les anesthésies nécessaires aux examens d’imagerie cérébrale peuvent provoquer une détresse cardiaque ou respiratoire, liée à la sensibilité variable des animaux aux produits anesthésiques. Une anesthésie prolongée peut également entraîner une déshydratation des animaux. Aucun effet indésirable n’est attendu lors des tests de comportement, les animaux étant préalablement habitués aux procédures pour limiter le stress.
Devenir
Les animaux seront euthanasiés à la fin du protocole afin de pouvoir prélever rapidement et dans de bonnes conditions des tissus essentiels (cerveau, muscles) nécessaires pour réaliser des analyses scientifiques précises. Ces analyses permettront d’étudier les effets des programmes d’entraînement sur les fonctions musculaires et cérébrales, ce qui ne peut être fait qu’avec des échantillons frais et intacts. Cette étape est indispensable pour répondre aux objectifs de la recherche.
Remplacement
Il n’existe à l’heure actuelle aucun modèle de substitution in vitro pour étudier l’impact d’un entrainement d'endurance au niveau musculaire et cérébral et qui puisse faire le lien entre ces 2 systèmes. Le rat est considéré comme un modèle de choix car les adaptations musculaires et cérébrales induites par l'entrainement sont proches de celles observées chez l’Homme.
Réduction
Un unique groupe contrôle est prévu sur l'ensemble de la durée du projet. Nous utiliserons le nombre minimum d’animaux mâles et femelles pour chaque groupe, nécessaire à la réalisation d’un test statistique paramétrique.
Raffinement
Les méthodes utilisées sont soit non invasives, soit très peu invasives (prise de sang) soit sans réveil. Les expérimentations seront optimisées dans l’optique de réduire, supprimer ou soulager l'inconfort, la douleur ou l'angoisse subie par les rats afin d'obtenir des données qui soient le moins biaisées possible en assurant le bien- être de l'animal. Par exemple, l’environnement des cages sera enrichi par la présence d'objets afin de réduire l'ennui des animaux. L’environnement enrichi comprend des igloos cartonnés, des tunnels en Carton 5 mm et en polycarbonate ainsi que des mini-rouleaux de papier. L’enrichissement est renouvelé toutes les semaines. Les mêmes expérimentateurs restent en contact avec les animaux tous les jours afin qu'ils s'habituent à eux.
Choix des espèces
Le rat est une espèce couramment utilisée en recherche car sa réponse à l’exercice physique présente de nombreuses similarités avec celle de l’être humain. Par exemple, on observe chez le rat des changements dans la manière dont ses muscles produisent et utilisent l’énergie, une amélioration de l’endurance et une augmentation de la force musculaire, comme chez l’humain. Le rat permet également d’évaluer les effets de l’exercice sur la mémoire, la motricité et le fonctionnement du cerveau à l’aide de tests de comportement et d’analyses en laboratoire. Les animaux seront inclus à un stade adulte avancé (entre 12 et 15 mois), ce qui correspond à un début de vieillissement. À cet âge, les rats ont un bon taux de survie et restent capables de réaliser les exercices physiques demandés. Ce modèle est souvent utilisé pour étudier les effets du vieillissement sur le cerveau et les capacités physiques.
Impact de la déplétion des cellules immunitaires dans des modèles de douleur oculaire développés chez la souris.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Certaines des souris utilisées ont été développées pour permettre la suppression de cellules immunitaires, des caractéristiques dont le porteur affirme qu'elles n'entraînent "pas de problèmes de santé connus". 1 800 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour des prélèvements post-mortem. Une partie reçoit quatorze instillations d'un conservateur de collyre en sept jours, une autre subit une désépithélialisation de la cornée suivie de deux instillations de toxine bactérienne, avec des tests d'anxiété et de sensibilité mécanique de la cornée, ici nommés. Le porteur affirme que l'étude de la douleur oculaire exige un "organisme entier" et qu'aucun système in vitro ne permet d'évaluer une expérience à la fois sensorielle et émotionnelle.
Objectifs
La douleur oculaire est un symptôme d'alerte en réaction à une inflammation ou un traumatisme, affectant les différentes parties de l'œil. La douleur oculaire est remarquable par la variabilité de l'intensité qu'elle peut générer, allant d'une simple gêne oculaire à une douleur intense, voire insupportable. Les douleurs chroniques de la surface oculaire, au-delà de la souffrance exprimée par les patients, entraînent une altération de la qualité de vie. On estime que près de plus d’un patient sur 2 est gêné lors de ses activités quotidiennes. Ces douleurs peuvent être liées à diverses pathologies, telles que des maladies inflammatoires ou infectieuses, des troubles neurologiques et des interventions chirurgicales oculaires peuvent être la cause sous-jacente de douleur cornéenne chronique. La cornée, tissu le plus innervé de l’organisme, est l’un des générateurs de douleur les plus puissants. Parmi les pathologies oculaires, la sécheresse oculaire est une pathologie liée à une diminution de la production de larmes ou à une altération de leur composition, entraînant des lésions de l’épithélium et des nerfs cornéens. Les symptomes sont variés et incluent une sensibilité accrue à la lumière (photophobie), des douleurs, des picotements, une sensation de brûlure oculaire. Ces manifestations s’accompagnent d’une atteinte de la vie quotidienne : troubles du sommeil, anxiété et dépression. La sécheresse oculaire et les douleurs de la surface oculaire représentent aujourd’hui l’un des premiers motifs de consultation en ophtalmologie soulignant l’urgence d’une meilleure compréhension de leurs mécanismes physiopathologiques. C’est dans cette perspective que nous avons entrepris d’en étudier les bases biologiques et les pistes thérapeutiques potentielles. Cette étude vise à étudier le rôle de l’inflammation dans le maintien et la chronicisation de la douleur cornéenne dans différents modèles précliniques développés chez la souris.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d’étudier l’impact de la déplétion des cellules immunitaires ainsi que de comprendre leurs contributions spécifiques dans les mécanismes de maintien des syndromes douloureux au cours de la douleur oculaire. Ainsi, nous faisons l'hypothèse qu’après une atteinte cornéenne, à lieu un recrutement et une activation importante de cellules immunitaires localement au niveau de la lésion cornéenne et dans le système trigéminal, et ainsi participer aux mécanismes conduisant à la centralisation et à la chronicité de la douleur oculaire.
Procédures
Une partie des animaux recevra, sur animal vigile, une instillation biquotidienne pendant 7 jours d’un conservateur de collyre ou d’une solution saline tamponnée (deux administrations par jour, espacées de 4 heures) soit un total de 14 instillations par animal. Les animaux subiront des contentions manuelles de 30 secondes maximum pour chaque instillation et pour les tests comportementaux suivants : test d’anxiété (2 fois ou 3 fois, contentions 30 secondes et durée de test 10min par animal), test de sensibilité mécanique cornéenne (2 fois ou 3 fois, contentions durée 30 sec et test : 30 secondes). L’imagerie de la surface oculaire sera réalisée sous anesthésie générale (2 fois ou 3 fois par animal en fonction des procédures et durée du test de 5 minutes par animal). Une seconde partie des animaux subira une desépithélialisation cornéenne unique (1min), réalisée sous anesthésie et analgésie (1 fois pendant 10 minutes). Une instillation cornéenne (30 secondes) de toxine bactérienne sera effectuée lors de la chirurgie, puis une seconde 2 jours plus tard sur animal vigile (contention de l’animal pendant 30 secondes). Soit 2 instillations au total par animal. Les animaux subiront des contentions manuelles de 30 secondes maximum pour chaque instillation et pour les tests comportementaux suivants : test d’anxiété (2 fois ou 3 fois, contentions 30 secondes et durée de test 10min par animal), test de sensibilité mécanique cornéenne (2 fois ou 3 fois, contentions durée 30 sec et test : 30 secondes). L’imagerie de la surface oculaire sera réalisée sous anesthésie générale (2 fois ou 3 fois par animal en fonction des procédures et durée du test de 5 minutes par animal). Certains animaux seront soumis à un régime alimentaire particulier contenant un agent pharmacologique dans les croquettes pendant 1, 2 ou 3 semaines en fonction des groupes.
Impact sur les animaux
Les animaux seront soumis à des contentions manuelles répétées lors des instillations biquotidiennes, pouvant entraîner un stress de courte durée (30sec). Les administrations des anesthésiques/analgésiques, peuvent aussi induire un stress ainsi qu’une légère douleur. L'anesthésie peut entraîner un risque cardio-respiratoire, d’hypothermie, et dans de rare cas une mortalité. La desépithélialisation mécanique cornéenne induit une augmentation de la sensibilité cornéenne chez les souris. L’instillation des agents non pharmacologiques sur la cornée, induisent une augmentation de la sensibilité oculaire et l’apparition d’une inflammation cornéenne. Les procédures d’imagerie de surface oculaire présentent un léger risque car elles nécessitent une anesthésie générale, et peuvent induire une légère irritation de la surface oculaire.
Devenir
Des prélèvements et analyses post-mortem sont nécessaires ce qui implique l’euthanasie des animaux par une procédure réglementaire à la fin de chaque procédure. Tous les animaux de ce projet (pour chaque procédure) seront euthanasiés
Remplacement
L’induction et l’étude de la douleur oculaire nécessite un organisme entier. A ce jour, il n’existe aucun système ex vivo ou in vitro permettant d’évaluer la douleur qui est une expérience sensorielle et émotionnelle. En outre, ce projet vise à évaluer, le rôle de l’inflammation dans les mécanismes de douleur, lié à une suppression des cellules inflammatoires dans l’organisme entier de la souris, nécessitant des expériences comportementales et également des évaluations ex vivo de certains marqueurs biologiques qui nécessitent l’analyse de tissus préalablement prélevés sur animaux euthanasiés. Ce projet ne peut donc être réalisé que chez l’animal. Bien que les questions soulevées par ce projet visent à mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques mis en jeu au cours de cette pathologie chez l’Homme, il est d’abord nécessaire d’élucider ces points clés à travers l’utilisation d’un modèle rongeur. De plus, une veille bibliographique réalisée confirme qu’à l’heure actuelle, aucun modèle in silico n’existe pour répondre à ces questions.
Réduction
Le projet a été conçu pour utiliser le moins d’animaux possible. Au total, le nombre d’animaux ne dépassera pas 1 800 sur une période de 5 ans. Afin de tirer un maximum d’informations de chaque animal, plusieurs tissus seront étudiés (comme la cornée, un ganglion nerveux et le cerveau). Le nombre d’animaux nécessaires a été déterminé à partir d’études précédentes menées par l’équipe et de calculs statistiques, afin d’obtenir des résultats fiables sans utiliser plus d’animaux que nécessaire.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans des conditions optimisées pour réduire leur stress et conformes à la réglementation en vigueur. Ils seront pris en charge uniquement par du personnel formé et expérimenté, et des professionnels s’occuperont de leur hébergement, de leur manipulation et des éventuelles interventions chirurgicales. La proximité entre les lieux d’hébergement et le laboratoire permet de réagir rapidement si un animal a un problème de santé. Le bien-être des animaux sera suivi quotidiennement grâce à un système d’identification et à un suivi informatisé partagé entre les équipes. Ils seront observés tous les jours, y compris les week-ends et les jours fériés, et leur santé et leur niveau de douleur seront régulièrement évalués selon des critères validés par des experts en bien-être animal. Toutes les interventions pouvant provoquer inconfort ou stress seront réalisées sous anesthésie, avec un traitement contre la douleur avant, pendant et après la procédure. Si un animal présente un problème grave, l’intervention sera immédiatement arrêtée et des mesures appropriées seront prises pour éviter toute souffrance inutile.
Choix des espèces
Les souris sont souvent utilisées en recherche pour mieux comprendre certaines maladies, notamment la douleur oculaire. Dans ce projet, la souris est le modèle le plus adapté car la structure de l’œil et certaines fonctions du cerveau sont proches de celles de l’humain, et il existe de nombreux outils scientifiques spécifiques à cette espèce. Des souris adultes, mâles et femelles, seront utilisées. Certaines sont des souris « classiques », tandis que d’autres ont été spécialement développées pour permettre l’étude de certaines cellules impliquées dans l’inflammation. Ces caractéristiques particulières n’entraînent pas de problèmes de santé connus et ne nuisent pas au bien-être des animaux. Les souris seront accueillies à l’animalerie à l’âge adulte et bénéficieront d’un temps d’adaptation avant le début des expériences. Les procédures seront de courte durée, entre une et trois semaines maximum, si bien que les animaux auront moins de 11 semaines à la fin des expérimentations.
Bases cellulaires de la mémoire : identification des mécanismes de détection de la communication neuronale par les astrocytes.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
760 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré, toutes tuées à l'issue. Chaque animal reçoit deux injections intracérébrales de cinq minutes sous anesthésie, puis une perfusion sous anesthésie générale de trente minutes. Le projet porte sur la façon dont les astrocytes de l'hippocampe détectent la communication entre neurones et régulent les bases cellulaires de la mémoire. Le porteur juge "indispensable" de comprendre ces mécanismes pour proposer un jour une cible thérapeutique contre les maladies neurodégénératives, et désigne la mise à mort des souris par le mot "sacrifice".
Objectifs
Le fonctionnement du cerveau repose sur le transfert d’information de neurones en neurones au niveau d’une structure spécialisée, la synapse. Afin que cette transmission ait lieu de manière adaptée, il est important de considérer une troisième cellule, l’astrocyte. En effet, l’astrocyte est capable de détecter l’activité neuronale et donc le moment où l’information est transmise au niveau de la synapse. En retour, l’astrocyte régule la qualité avec laquelle ces neurones communiquent en libérant des substances actives. Le but de ce projet est de mieux comprendre comment dans l’hippocampe, une structure jouant un rôle un rôle fondamental dans l’apprentissage et la mémoire, les astrocytes détectent la communication neuronale pour en retour réguler de manière appropriée les bases cellulaires de la mémoire.
Bénéfices attendus
L’intérêt scientifique de ce projet est de mieux comprendre les bases cellulaires de la mémoire. A plus long terme ce travail pourra apporter de nouvelles pistes d’études en recherche clinique. En effet la mémoire est la cible de nombreuses maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer. Afin de pouvoir proposer une cible thérapeutique il est dès lors indispensable de comprendre les fondements cellulaires qui sont à la base de la formation de la mémoire
Procédures
Les différents gestes techniques utilisés dans ce projet sont au nombre de 2 -Chirurgie pour injections intra-cérébral : les animaux seront anesthésiés sous isoflurane durant toute la chirurgie. Les animaux subiront au total 2 injections (5min chacune). -Perfusions : les animaux seront sous anesthésie générale pendant 30 minutes.
Impact sur les animaux
Les procédures de chirurgies sont susceptibles d’induire une légère douleur post intervention, pouvant être accompagnée dans de très rares cas d’une perte de poids et un changement d’activité.
Devenir
Pour l’ensemble des procédures de ce projet, la récupérationn du cerveau implique le sacrifice des animaux
Remplacement
Pour l’ensemble de ce projet, il est nécessaire d’utiliser un modèle murin dont la lignée transgénique est non domageable.
Réduction
Concernant le nombre total d’animaux impliqués dans ce projet, il s’agit du nombre d’animaux nécessaire à l’obtention de données de qualité exploitable et permettant une analyse statistique fiable. En effet, le nombre de souris par groupe a été évalué en s'appuyant sur un outil statistitique et selon les études précédemment effectuées au laboratoire dans le même domaine tout en tenant compte des divers problèmes que nous pourrons rencontrer au cours des différentes phases expérimentales.
Raffinement
Les animaux seront hébergés au sein d'un établissement utilisateur agréé dans des conditions d’hébergement favorisant leur bien-être (enrichissement, suivi quotidien par du personnel qualifié, …). Enfin, des points-limites ont été établis entraînant une prise en charge de l’animal afin d’anticiper toute souffrance et réduire au mieux l'inconfort des animaux (anesthésie, analgésie, gel oculaire, tapis chauffant). En effet, les animaux seront observés quotidiennement et la douleur sera évaluée selon la grille d’évaluation, organisées selon 5 critères : Apparence Physique/Comportement/Changements de poids /Changements de l’activité/Aspect de la cicatrisation
Choix des espèces
Le modèle utilisé est la souris. La souris est classiquement utilisée afin de mieux comprendre le rôle des astrocytes dans la communication neuronale et la plasticité synaptique à long terme (base cellulaire de la mémoire). Ce modèle permet de produire des tranches aiguës de cerveau afin de réaliser des études d’électrophysiologie et d’imagerie. Les souris seront réceptionnées dès l’âge de 3 ou 6 semaines afin d’être âgées de 7 ou 9 semaines minimum au moment des injections intra cérébrales. Les questions que nous posons concernent le stade adulte, c’est pourquoi les expériences seront réalisées sur des souris femelles et mâles âgées de 12 à 18 semaines.
Étude du système vasculaire intra-nerveux et des effets de molécules vasodilatatrices dans le cas d’une neuropathie périphérique chimiquement induite à des souris développant une carcinose péritonéale, une tumeur intra-caecale ou sous-cutanée.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Le nerf sciatique est mis à nu par incision cutanée trois à huit fois par animal, une vingtaine de minutes à chaque fois. 1 530 souris porteuses d'une tumeur du colon reçoivent une chimiothérapie qui provoque une neuropathie périphérique, 1 440 d'entre elles dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Le porteur qualifie les douleurs des pattes de "sensations d'inconfort", tout en précisant qu'elles peuvent apparaître dès les premiers jours et "ne disparaîtront pas". Toutes sont tuées pour prélever cerveau, nerfs sciatiques, peau des pattes, ganglions et tumeur, et les tests censés évaluer leur douleur, environ trois fois par semaine pendant deux à huit semaines, ne sont pas nommés.
Objectifs
Nous avons mis au point un modèle murin de neuropathie périphérique induite par la chimiothérapie sur des souris. Nos résultats suggèrent que l’administration de molécules vasodilatatrices améliore les symptômes d’une neuropathie périphérique chimiquement induite. Afin d’évaluer cette piste thérapeutique, il est important de vérifier qu’elle n’interfère pas avec l’efficacité antitumorale de la chimiothérapie. Pour ce faire, nous souhaitons induire une neuropathie périphérique chez des souris présentant une tumeur abdominale provoquée par une injection de cellules cancéreuses du colon murin. Ce projet permettra donc de statuer sur l’utilisation de ces molécules vasodilatatrices dans le traitement des symptômes neuropathiques induits par la chimiothérapie aux stades aigus et chroniques.
Bénéfices attendus
Si nous prouvons dans ces expériences que l’administration conjointe d’une chimiothérapie et de molécules vasodilatatrices, seules ou en combinaison, n’interfère pas avec l’efficacité du traitement anti-cancéreux, alors l’utilisation de ces molécules vasodilatatrices dans le traitement des symptômes neuropathiques induits par une chimiothérapie aux stades aigus et chroniques pourra être envisagée. Cela permettra aux patients de mieux supporté les traitements anti cancéreux et pourra éventuellement, en évitant l’abandon des soins, augmenter le pronostic des patients.
Procédures
Les animaux recevront une injection de cellules tumorales par 3 voies différentes. Pour deux d’entre elles, une seule injection rapide dans l’abdomen de l’animal sera suffisante. Pour la dernière, la procédure nécessitera l’endormissement de l’animal et une petite procédure chirurgicale d’environ 20 minutes. Ensuite, les animaux recevront différentes molécules d’intérêt dans le traitement des douleurs. Ces injections sont rapides, tous les jours ou tous les deux jours pendant 2 à 8 semaines. Enfin, l’administration de chimiothérapie sera effectuée une fois tous les deux jours pendant 2 semaines ou une fois par semaine pendant 8 semaines. Afin de suivre la progression tumorale, les animaux recevront entre 3 et 8 injections d’un produit permettant la visualisation de la tumeur. Les animaux seront soumis à une incision cutanée afin d’exposer le nerf sciatique 3 à 8 fois pendant une vingtaine de minutes. Enfin, les animaux seront soumis à différents tests comportementaux permettant d’évaluer leur douleur. Ces tests seront effectués en moyenne 3 fois par semaine pendant 2 à 8 semaines et auront une durée d'environ 15 minutes pour chaque animal.
Impact sur les animaux
Les souris recevant une dose cumulée de chimiothérapie, nous pouvons nous attendre à une petite perte de poids de nos animaux. Les souris traitées à la chimiothérapie développeront une neuropathie périphérique avec des sensations d’inconfort au niveau des pattes notamment. Ces sensations douloureuses pourront être ressenties dès les premiers jours de la procédure et ne disparaitront pas. Une sensation d’inconfort pourra être ressentie après l’incision cutanée nécessaire à la réalisation du laser doppler. La manipulation des animaux lors des différentes administrations pourra engendrer un léger stress chez les animaux. Le développement des tumeurs pourra, en fonction du modèle, engendrer une gêne causée par la présence d’une masse tumorale au niveau de l’abdomen ou une gêne post-chirurgicale au niveau des sutures au niveau de l’abdomen. Les tests comportementaux utilisés pour évaluer la douleur pourront également engendrer du stress et de la gêne chez les animaux.
Devenir
Les animaux seront mis à mort à l’issue de chacune des procédures et nous prélèverons les organes (cerveaux, nerfs sciatiques, peaux de pattes, ganglions dorsaux, tumeur) afin de conduire des études post mortem.
Remplacement
Ce projet modélise une pathologie humaine, la neuropathie périphérique chimiquement induite à un stade chronique et l’effet d’une potentielle solution thérapeutique. Ce projet nécessite la mesure de différents paramètres comportementaux et physiologiques ; il n’est pas possible de s’affranchir de l’expérimentation animale.
Réduction
Le nombre d’animaux a été dimensionné pour permettre l’obtention de résultats statistiquement valides en prenant en compte les différents risques inhérents aux types d’expériences réalisées.
Raffinement
Les animaux bénéficieront d’une période d’acclimatation d’une semaine ou plus. Les incisions nécessaires seront effectuées avec une analgésie et une anesthésie appropriées. Les animaux seront suivis grâce à une grille de score permettant la mise en place de points limites précoces permettant la prise en charge de toute douleur ou souffrance de façon rapide. Certaines expériences ont été raffinées grâce à un suivi par fluorescence non invasif.
Choix des espèces
Nous utiliserons pour ces expériences des souris males immunocompétents, espèces largement utilisées dans la recherche en cancérologie pour sa capacité d’incrémenter l’incidence tumorale après injection des cellules cancéreuses. La neuropathie périphérique chimiquement induite est un effet secondaire de nombreux traitement anti-cancéreux. C’est donc une pathologie qui touche majoritairement les adultes. Nous travaillons alors chez la souris adulte, âgée entre de 3 et 6 mois.
Régulation par les endocannabinoïdes et la corticostérone des processus de mémoire et de la dynamique du calcium dans les cellules hippocampiques
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système nerveux
Opérées pendant une heure et demie pour recevoir dans le cerveau un tube d'injection ou un dispositif d'enregistrement, les souris de ce projet reçoivent aussi jusqu'à deux injections de molécules agissant sur le système du stress avant des tests de mémoire. 2 856 souris vont être utilisées sur cinq ans, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré, toutes tuées pour analyser leur cerveau. Les tests sont nommés, reconnaissance d'objets nouveaux et mémoire de localisation, trois essais de neuf à dix minutes sur trois jours, pour comprendre comment la corticostérone altère la mémoire et si le mécanisme décrit chez les mâles vaut aussi chez les femelles. Le porteur décrit le génotypage comme la coupe de 0,2 cm du bout de la queue entre cinq et douze jours de vie, suivie d'un tatouage des orteils, et reconnaît que cela provoque "un état de stress et de douleur", tout en classant 864 de ces souris en souffrance légère.
Objectifs
Ce projet apportera de nouvelles connaissances sur les mécanismes qui régulent les effets cognitifs du stress, via la sécrétion d’une hormone (la corticostérone), et d'établir (et à long terme d'exploiter) les propriétés thérapeutiques potentielles des substances cannabinoïdes dans les troubles liés au stress. On sait qu'une interaction entre les corticostéroïdes et le système endocannabinoïde intervient dans la régulation des processus cellulaires impliqués dans les troubles de la mémoire. Ceci est exclusivement connu pour les animaux mâles. C'est pourquoi, dans ce projet, un premier objectif est d'étudier si les mécanismes d'altération de la mémoire induits par la corticostérone sont les mêmes chez les animaux femelles. Des preuves suggèrent également l'implication d'une autre sous-population de récepteurs cannabinoïdes dans l'altération de l'effet du stress et de la corticostérone sur les processus de mémoire spatiale. Nous souhaitons répondre aux questions suivantes : (i) quel est le mécanisme par lequel la corticostérone altère la mémoire, (ii) comment la corticostérone engage-t-elle le système endocannabinoïde dans les processus de mémoire affectés, et (iii) quel est le rôle de calcium dans cet effet ? Ce projet ouvrira ensuite la voie au développement de stratégies thérapeutiques efficaces pour les troubles de la mémoire liés au stress.
Bénéfices attendus
Le stress est associé à plusieurs états pathologiques, dont les déficits cognitifs. Les actions des corticostéroïdes dans le cerveau peuvent provoquer des effets aigus et chroniques dans plusieurs zones du cerveau qui sont associées à la mémoire. Ce projet contribuera à donner un nouvel éclairage sur la modulation de la mémoire par les corticostéroïdes. Bien que l'effet du stress et des corticostéroïdes sur la mémoire ait été bien décrit dans diverses études humaines et animales et que le rôle du système endocannabinoïde dans ces effets ait commencé à attirer l'attention, les détails de cette interaction corticostéroïde-endocannabinoïde affectant la mémoire sont largement inconnus. Ce projet a pour but de caractériser les processus moléculaires induits par les corticostéroïdes et liés à l'apparition des déficits de mémoire. À cet égard, ce projet aidera à disséquer l'interaction des corticostéroïdes avec le système endocannabinoïde impliquée dans les différents processus de mémoire. En contribuant à disséquer davantage les déficits cognitifs liés au stress, ce projet débouchera sur de nouvelles stratégies de traitement des troubles associés.
Procédures
Dans le cadre de ce projet, les souris seront soumises à des tests comportementaux pour évaluer leur capacité de mémoire (test de reconnaissance d'objets nouveaux ou test de mémoire de localisation d'objets). Ces tests consistent en 3 essais sur 3 jours consécutifs, chacun durant 9 ou 10 minutes, respectivement. Dans le cadre de ces tests de mémoire, l'animal subira des injections de différentes molécules afin de tester l'implication de différentes protéines dans l'effet du stress sur la mémoire. Les animaux recevront au maximum 2 injections de molécules différentes (à au moins 30 minutes d'intervalle), dont une sous-cutanée et une intrapéritonéale. De plus, les souris subissent également une procédure chirurgicale comprenant l'injection d'une molécule ainsi que l'implantation d’un tube d'injection ou un dispositif d'enregistrement. Ces interventions chirurgicales durent typiquement 1,5h.
Impact sur les animaux
Les différentes procédures décrites dans ce projet varient en fonction de leurs effets sur les souris. En fonction des résultats obtenus, la nécessité d'effectuer des expériences supplémentaires conformes aux procédures sera évaluée. Les lignes suivantes décrivent ce que les animaux subiront au maximum. En fonction des retours expérimentaux, certains animaux pourraient ne pas subir l’intégralité de la procédure. Comme nous utilisons des lignées de souris mutantes, chaque procédure comprend le génotypage, qui se fait en coupant 0,2 cm de l'extrémité de la queue des souris à l'âge de p5-p12 et, pour une identification future, les orteils des pattes seront tatoués par micro-tatouage. Cela provoque un état de stress et de douleur chez l'animal. Nous utiliserons des tests de mémoire. Pour tester l'effet des corticostéroïdes sur les performances de la mémoire, les souris recevront une injection des molécules qui interagit avec le system du stress. Un animal ne recevra pas plus de deux injections et ces deux injections seront espacées d'au moins 30 minutes. Ces manipulations conduisent à un état de stress chez les souris. Les niveaux élevés de corticostérone dans le sang, déclenchés par une injection directe de corticostérone, se normalisent en 1 à 2 heures. De même, les autres composés injectés n'agissent pas plus de quelques heures sur l'animal. De plus, les animaux subissent une intervention chirurgicale. Les animaux seront manipulés et soumis à une anesthésie générale [induction à l'isoflurane 5,0 % - entretien à 2,0 %]. Il a 3 phases d’anesthésie lors de la procédure. L’animal peut ressentir du stress lors des phases d’induction de l’anesthésie (animal placé dans une boite à induction) et de réveil. Au cours de ces opérations, le scalp des animaux est ouvert, ce qui peut entraîner un risque d'infection et un inconfort après l'opération. Par ailleurs, l’animal peut présenter un inconfort au niveau des sutures dans les heures suivant l’opération. Pour les procédures 3 et 4, l'implantation d'une fibre optique ou d'une canule représente un risque supplémentaire d'infection. De plus, ces implants augmentent le temps d'inconfort après la chirurgie car l'animal doit s'adapter.
Devenir
Les animaux seront mis à mort à la fin de la procédure afin d'utiliser les cerveaux pour des analyses biochimiques ou électrophysiologiques ou, en cas de manipulation préalable (injection de molécules ou d'implants), pour l'histologie qui permettra de vérifier la présence des molécules et la et l'implantation correcte.
Remplacement
Pour comprendre les mécanismes complexes de la mémoire, qui dépendent du comportement actif du rongeur, nous ne pouvons malheureusement pas utiliser des méthodes alternatives plus simples (cultures cellulaires in vitro, modèles informatiques in silico) car celles-ci fournissent des informations trop limitées et ne peuvent reproduire toute la complexité d’un organisme vivant. La réponse au stress et aux niveaux élevés de corticostéroïdes dans le cerveau est immensément complexe et peut influencer le comportement des souris et de tout autre organisme de manière cruciale. L'effet des corticostéroïdes sur différentes cellules du cerveau a déjà été décrit. Dans une prochaine étape, l’observation des effets des corticostéroïdes au comportement est cruciale pour mieux comprendre les conséquences cognitives du stress. En ce qui concerne l'effet de la corticostérone sur le calcium, nous utilisons un modèle in vitro complexe d'une région cérébrale majeure impliquée dans les processus de mémoire. Pour relier les résultats obtenus à partir de ces expériences ex vivo aux processus de mémoire, nous nous appuyons malheureusement sur les performances comportementales actives des souris afin de garantir la transposition à une situation in vivo.
Réduction
Pour le R de réduire, en effectuant un petit nombre d'expériences pilotes au début de ce projet, nous pouvons réduire considérablement le nombre d'expériences ultérieures (et donc le nombre d'animaux) nécessaires pour tirer des conclusions. Nous nous engageons à utiliser le nombre minimum d'animaux strictement nécessaire pour dégager une conclusion statistique solide à partir de cette population. La réalisation de l'ensemble de ce projet nécessite l'utilisation d'un maximum de 2856 souris sur une période de 5 ans. Ce nombre est justifié par l'utilisation de différentes approches comportementales et pharmacologiques dans plusieurs lignées de souris avec différentes modifications des protéines que nous souhaitons étudier. Pour les études incluant le comportement et l’analyse moléculaire, les animaux utilisés dans chacun des groupes expérimentaux ne dépasseront pas le chiffre de 12. Ce nombre de souris est le minimum requis pour avoir une signification statistique et est conforme aux études antérieures utilisant des méthodologies similaires. Cependant, si nos premières expériences montrent qu'il est possible de réduire le nombre de souris, ce nombre sera réduit en conséquence.
Raffinement
Lorsque les animaux arrivent, ils sont observés quotidiennement par du personnel qualifié et l'environnement d'élevage des souris est enrichi (matériel de nidification). Les animaux sont logés dans des cages collectives et pas dans des cages individuelles, avec un environnement enrichi (matériel de nidification) et un accès libre à l'eau et à la nourriture. Nous attendons au moins 1 semaine (7 jours) pour permettre aux animaux de s'adapter au cycle jour/nuit de notre animalerie expérimentale. Pour le point limite, nous le définissons par un état anormal constaté sur deux jours consécutifs (perte de poids de 20% sur deux jours consécutifs, ataxie, hypolocomotion, pelage non soigné). Cette évaluation est basée sur un gille de score qui comprend des aspects comportementaux et physiques et des mesures seront prises en fonction des scores obtenus. Ainsi, si le score est supérieur à ce qui est décrit sur la grille de score, l'animal sera euthanasié après consultation de la vétérinaire référente. Si le score ne passe pas ce seuil fixe, des mesures conservatoires seront mises en place. Ces mesures comprennent la mise en place de matériel d'enrichissement supplémentaire comme des tunnels ou des grésillements en cas de comportement agressif, des soins adéquats en cas de blessures cutanées, l'application de médicaments analgésiques en cas de signes de douleur, injection de sérum physiologique chaud, hébergement temporaire en enceinte thermostatée et maintien du régime à base de la nourriture humide. En cas de chirurgie, nous procédons à une anesthésie générale des animaux et pendant la procédure chirurgicale, toute hypothermie sera prévenue à l'aide d'un tapis chauffant. Le dessèchement oculaire sera prévenu par administration de gel ophtalmique. Une analgésie de la zone de chirurgie et aussi une analgésie générale sera appliquée. Dans la période postopératoire un analgésique sera administré systématiquement pour éviter la douleur et répétée une fois par jour pour 2 jours. De plus, le poids des souris sera enregistré quotidiennement pendant 5 jours en post-chirurgie. La mise en place des points limites chez l'animal repose sur une évaluation comportementale (voir ci-dessus) et le suivi de leur courbe de poids (réduction de plus de 20% de son poids sur 2 jours consécutifs).
Choix des espèces
Pour évaluer l'implication du système endocannabinoïde dans la régulation des effets du stress et de la corticostérone et de ses conséquences sur l'apprentissage et la mémoire, il n'existe pas d'autre alternative que l'expérimentation animale. L'organisation de base des circuits neuronaux est préservée chez les mammifères, que ce soit le rongeur ou l'humain. L'utilisation d'invertébrés ayant un système nerveux complètement différent serait donc inappropriée. De plus, la grande majorité des études portant sur les circuits cérébraux et les mécanismes de formation de la mémoire ainsi que l'étude du système endocannabinoïde ont été réalisées dans le modèle murin. Par ailleurs, l'utilisation de lignées de souris transgéniques est l'épine dorsale technologique de cette étude. Donc, la grande majorité des outils génétiques disponibles pour étudier la fonction de protéines spécifiques sont disponibles exclusivement dans le modèle murin. Enfin, les infrastructures sont équipées pour l'étude systématique de la souris et pour assurer le bien-être approprié requis. Les souris utilisées seront adultes (âgées de 8 à 14 semaines post natales). Cela se justifie par l’immaturité du système nerveux au cours de l’adolescence, impliquant notamment une fluctuation de l’abondance et de la répartition du récepteur CB1 lors de cette période. En outre, cela nous permet de rester cohérents avec la littérature, car la plus grande quantité de souris adultes utilisées pour des expériences comportementales est âgée de 8 à 14 semaines.
Etude des mécanismes régulant la formation et la survie des lymphocytes T résidents mémoires dans le cerveau lors de l’infection par Toxoplasma gondii chez la souris
- Recherche appliquée
- Maladies infectieuses
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
- Système nerveux
Exposées sept minutes aux rayons X, infectées par Toxoplasma gondii, gavées une fois par jour pendant deux semaines et soumises à des injections hebdomadaires, les souris de ce projet subissent aussi jusqu'à deux prélèvements sanguins. 1 680 souris vont être utilisées, dont 1 605 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, toutes tuées pour prélever leur cerveau et leurs organes lymphoïdes. Le projet porte sur les lymphocytes T résidents mémoires qui contrôlent la persistance du parasite dans le cerveau, avec des retombées annoncées pour les personnes immunodéprimées exposées à une encéphalite toxoplasmique. Pour décrire ce que subissent ces souris, le porteur retient une perte de poids pouvant atteindre 20 % entre le septième et le quinzième jour, puis une phase chronique qu'il qualifie de généralement asymptomatique, sans expliquer ce qui justifie de classer 1 605 d'entre elles en souffrance sévère.
Objectifs
Le parasite Toxoplasma gondii (Toxo) peut infecter une large gamme d’animaux , dont la souris (hôte dit naturel) et l’homme (hôte dit accidentel). Chez l’Homme, il est responsable d’encéphalites (inflammation du système nerveux central) chez les sujets immunodéprimés et de malformations chez le fœtus. Les lymphocytes T (LT) CD8 jouent un rôle primordial dans la lutte contre les pathogènes intracellulaires tels que Toxo. Nous avons récemment demontré que la différenciation des LT CD8 en LT dit résidents mémoires des tissus, aussi appelés Trm, était requise pour contrôler la persistence du parasite au sein du cerveau lors de la phase chronique de l’infection. La compréhension de la réponse immunitaire médiée par les Trm contre Toxo est donc essentielle au developpement de nouvelles thérapies contre ce type de pathogène chronique qui établit une latence à long-terme chez son hôte et peut se ré-activer de manière souvent fatale chez les sujets immunodéprimés. Nos résultats préliminaires ont identifié des voies de signalisation qui pourraient contribuer à la persistence et aux fonctions protectrices des Trm dans le cerveau. Dans ce projet, nous utiliserons l’infection chez la souris par le parasite Toxo pour étudier le rôle de molécules impliquées dans le developpement et la persistance des Trm dans le système nerveux central. En particulier nous déterminerons les conséquences de l’élimination de molécules cibles dans les Trm sur le contrôle de l’infection. Ainsi, les résultats attendus de notre étude aideront au développement de nouvelles thérapies ciblées et plus efficaces contre de nombreuses infections chroniques, mais aussi potentiellement dans le cancer où la présence de Trm a été montrée comme étant un indicateur de bon prognostic et de réponse à l’immunothérapie du cancer.
Bénéfices attendus
Sous sa forme latente, le parasite Toxo présent dans le cerveau d'une personne exposée peut se réactiver et causer une encéphalite en cas de défaillance immunitaire. Notre projet permettra d'identifier des mécanismes de protection immunitaire contre l'infection chronique du cerveau par T. gondii et de mieux comprendre comment les réactions immunitaires influencent le fonctionnement cérébral. Ainsi ce projet pourrait améliorer la prise en charge de personnes à risque d'encéphalite toxoplasmique en cas d'immunodépression (SIDA, cancer...) mais aussi plus généralement les résultats attendus de notre étude aideront au développement de nouvelles thérapies contre les infections chroniques.
Procédures
Les souris recevront une exposition aux rayons X pendant environ 7 minutes. Elles subiront des injections intraveineuses et/ou intrapéritonéales (1 injection toutes les semaines pour un maximum de 4 semaines), des administrations orales (gavage) de médicaments une fois par jour pour un maximum deux semaines, et des prélèvements de sang (maximum 2 prélèvements espacés de 4 semaines). Toutes les injections ne durent que quelques secondes et s'effectuent sur animaux anesthesiés à l'exception des injections d'anticorps et des gavages qui s’effectuent sur animaux vigiles.
Impact sur les animaux
La phase aiguë de l'infection par T. gondii est habituellement symptomatique entre Jour 7 et Jour 15 (phase aiguë de la toxoplasmose) et les souris peuvent perdre jusqu’à 20% de leur poids initial. S’en suit la phase chronique qui est généralement asymptomatique avec le parasite latent.
Devenir
Tous les animaux intégrés dans chaque procédure expérimentale seront mis à mort en fin d’étude afin de prélever les organes (Cerveau, organes lymphoides secondaires) nécessaires aux analyses phénotypique et fonctionnelles des cellules immunitaires et en particulier des Trm mais aussi des mesures de charges parasitaires et d'inflammation.
Remplacement
Le recours à l’expérimentation animale dans le cadre de cette étude se fait après de nombreuses études in vitro dans des modèles cellulaires. Lorsque cela est possible, des expériences in vitro utilisant des lymphocytes T et des lignées cellulaires infectées par T. gondii sont réalisées. De plus, au lieu d'être propagé in vivo dans des souris comme c'était le cas historiquement, le parasite est cultivé sur des fibroblastes humains. Cependant, ces techniques ne permettent pas d’étudier l’impact des lymphocytes T sur le contrôle du parasite et la neuroinflammation, et n’interviennent qu’en complément de l’expérimentation animale. La complexité des systèmes immunitaires et nerveux, et du tissu cérébral, autant dans sa composition cellulaire que son architecture, fait qu’il est impossible de simuler (sous forme de modélisation informatique ou d’expériences en culture cellulaire) la ‘connectique’ des populations cellulaires mises en jeu. Il n’est donc actuellement pas possible de répondre aux objectifs proposés dans ce projet par des méthodes excluant totalement l’utilisation du modèle animal.
Réduction
Les expériences sont organisées de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux. Nous avons également pu valider certaines approches expérimentales in vitro permettant d’optimiser l’utilisation des animaux. Afin d’assurer la fiabilité de nos résultats, nous travaillerons avec des groupes tests et contrôles d’au minimum 5 animaux et répéterons nos expériences 3 fois. Le nombre d’animaux utilisés correspond dans nos expériences et dans celles des groupes travaillant sur des modèles équivalents au nombre minimal permettant une interprétation sans ambiguïté des résultats. Ceci garantira la valeur statistique de l'étude en intégrant les variations expérimentales et les variations inter-individus. Les tests statistiques varient suivant les expériences et sont réalisés avec un logiciel de statistique adapté.
Raffinement
Le bien-être de l’animal est un facteur de variabilité expérimentale. Nous prenons ceci en compte grâce au suivi rapproché quotidien des animaux qui évaluera leur état général (prise de nourriture, toilettage, mouvements), l’aide à l’alimentation en cas de besoin, l’enrichissement de leur environnement et le respect de l’aspect social du groupe (pas d’isolement ni de changement de cage). L’expérimentation sera arrêtée en cas de dégradation trop importante de la santé d’un animal selon les points limites d’arrêt de la procédure définis dans notre fiche de scoring pour limiter la douleur, la souffrance ou l’angoisse de l’animal. Les signes cliniques attendus de l’infection sont : - En phase aiguë (J7-15) : perte de poids et mobilité réduite. Les animaux seront mis à mort sous 24h si ils atteignent un des score limite défini sur notre fiche de scoring. Il sera nécessaire de respecter un délai de 24h car le développement d’une réponse immunitaire permet dans bon nombre de cas une amélioration rapide de l’état général et la transition vers la phase chronique moins symptomatique. - En phase chronique (>J15) : ataxie / syndrome vestibulaire. Les animaux seront euthanasiés en cas de présence de l’un de ces signes. La procédure ne prévoit pas l’utilisation d’analgésiques ou anti-inflammatoires, car ils risquent d’interférer avec les processus inflammatoires au cours de notre expérimentation.
Choix des espèces
T. gondii peut infecter tout animal homéotherme mais les rongeurs sont des hôtes naturels du parasite. Compte-tenu des nombreux outils d'analyse de la réponse immunitaire qui existent chez la souris, cette espèce est pertinente pour disséquer les mécanismes cellulaires et moléculaires des interactions hôte-parasite. De plus, la physiopathologie de la toxoplasmose chronique chez la souris reproduit plusieurs caractéristiques retrouvées chez l’homme : rôle protecteur de l’immunité cellulaire médiée par les lymphocytes T, kystes persistant dans le cerveau, phénomène d’encéphalite, modifications comportementales. Des souris adultes, âgées de 2 à 5 mois (afin de participer à l’effort de réduction car la susceptibilité à l’infection varie peu à ces âges), seront utilisées afin de pouvoir étudier les effets des manipulations sur un système nerveux central et immunitaire mature. Dans le cas des transferts de moelle osseuse, la reconstitution du système hématopoïétique prend 8 à 10 semaines, puis les souris subiront la procédure d'infection par Toxo et seront suivies 11 semaines après infection, donc l’âge maximal d’utilisation des souris sera de 30 semaines.
Essai d’un traitement d’une maladie apparentée à la maladie de Parkinson par une substance chimique dans un modèle de souris transgénique
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Conçu comme une expérience pilote destinée à constituer une plateforme d'évaluation d'autres substances, ce projet utilise 35 souris modifiées génétiquement, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré, toutes tuées à l'issue. Trente d'entre elles reçoivent une inoculation de fibres protéiques dans le cerveau, sous anesthésie, au cours d'une intervention de trente à quarante-cinq minutes, puis un dérivé d'un composé du thé vert leur est injecté sous la peau deux fois par jour, cinq jours par semaine, pendant six semaines. Quatre tests d'agrippement mesurent leur force musculaire, et la confirmation des premiers signes moteurs, démarche saccadée et posture voûtée, déclenche la mise à mort avant la paralysie du train postérieur. Le porteur affirme qu'aucune méthode alternative ne permet aujourd'hui de remplacer l'expérimentation animale, sans dire ce qui a été cherché de ce côté.
Objectifs
Le projet vise à évaluer l’intérêt d’un traitement par une substance chimique dérivée d’un composé du thé vert, ayant montré une capacité à désagréger la protéine (alpha-synucléine) présente dans les lésions du cerveau des patients atteints d’atrophie multisystématisée (AMS), une maladie apparentée à la maladie de Parkinson, mais rendant les patients rapidement dépendants et avec une survie inférieure à 10 ans. Nous souhaitons évaluer la possibilité d’utiliser un traitement par injections répétées sous la peau de cette substance chimique pour freiner le processus d’agrégation de cette protéine et la perte de force musculaire et les déficits de locomotion qui en résultent chez des souris modifiées génétiquement atteintes de cette maladie.
Bénéfices attendus
Le projet vise à évaluer dans un modèle expérimental une possibilité de traitement de l’atrophie multisystématisée, alors qu'aucun traitement neuroprotecteur n'est actuellement disponible. Nous pouvons disposer d’une substance prototype susceptible d’interagir avec la région de la protéine qui serait déterminante dans cette sévérité. La mise en place de ce protocole représente plus largement une expérience pilote qui permettra de constituer une plateforme expérimentale disponible pour évaluer d’autres substances ciblant l’agrégation protéique. Il n’existe en effet pas à ce jour de thérapie spécifique de la progression de ces maladies chez l’homme.
Procédures
Les souris, modifiées génétiquement, font l’objet d’une inoculation dans le cerveau de fibres protéiques (à l’âge de 6-8 semaines) réalisée sous anesthésie générale et locale chez 30 des 35 animaux prévus dans l’étude. L’intervention chirugicale dure 30 à 45 minutes. Aucun prélèvement n’est réalisé du vivant de l’animal.
Impact sur les animaux
Les animaux font l’objet d’une inoculation intra-cérébrale de fibres protéiques sous anesthésie générale et locale, puis d’un traitement par la substance chimique par injections sous la peau deux fois par jour et 5 jours par semaine, pendant 6 semaines. Les injections dans le cerveau sont réalisées régulièrement au laboratoire et peuvent induire de faibles pertes de poids et un faible risque d’infection au site d’incision chez les souris. Cette inoculation est réalisée afin de reproduire la maladie humaine (atrophie multisystématisée) et mesurer le délai d’apparition des premiers signes cliniques moteurs et son évolution à l’issue du traitement. Ceux-ci se manifestent par une démarche saccadée de l’animal, qui peuvent présenter une posture voûtée. La confirmation de ces premiers signes cliniques, tels qu’évalués selon une grille de scoring, détermine la décision de mise à mort des animaux, avant la survenue d’une paralysie du train postérieur qui empêcherait l’animal de se nourrir et boire ad libitum. Afin d’évaluer plus précisément l’influence du traitement sur le statut clinique des animaux un suivi de la force musculaire par la réalisation d’un test d’agrippement est prévue, à 4 reprises au cours de la vie de chaque animal.
Devenir
Les animaux sont mis à mort à la fin du protocole d’expérimentation. En effet, les modifications génétiques présentes chez les souris utilisées dans ce projet conduisent à une paralysie, survenant plus précocement suite à l’inoculation de fibres protéiques. Leur mise à mort est ainsi réalisée dès l’apparition des premiers signes cliniques, permettant de leur éviter des souffrances ultérieures. Celle-ci n’apparaît lors du vieillissement de ces souris qu’à partir de l’âge de 22 mois et les souris éventuellement survivantes à l’âge de 1 an seront mises à mort.
Remplacement
Le projet ne peut être réalisé que chez la souris, visant à évaluer le délai d’apparition de signes cliniques neurologiques et les lésions du cerveau suite à un traitement médicamenteux, ainsi que la structure de la protéine qui s’accumule dans le cerveau lors de la maladie. Il n’existe pas aujourd’hui de méthode alternative permettant de remplacer l’expérimentation animale.
Réduction
Les effectifs sont définis sur la base d'outils statistiques afin de pouvoir mettre en évidence un bénéfice éventuel du traitement sur la force musculaire et sur la durée de survie. Les échantillons cérébraux collectés permettront de réaliser des comparaisons des marqueurs des lésions du cerveau.
Raffinement
Pour les inoculations dans le cerveau réalisées sous anesthésies générale et locale, associées à l’administration d’un antalgique, afin de limiter la douleur. Les animaux sont maintenus sur tapis chauffant pour lutter contre l’hypothermie. Les animaux sont hébergés dans un portoir ventilé et les enrichissements présents dans la cage, comme les cachettes et les éléments de nidification, sont doublés en cas de conflits dans la cage. L’expérience des zootechniciens permet de repérer rapidement les souris qui présentent les premiers signes de déficits moteurs, se traduisant par une démarche saccadée et un déséquilibre, selon une grille de score adaptée à ce modèle de souris. Ceci permet d’éviter que ces troubles évoluent vers une paralysie du train postérieur qui entraînerait des difficultés d’alimentation et un mal-être chez la souris.
Choix des espèces
Les souris sont des souris modifiées génétiquement et développent rapidement la maladie suite à l’inoculation d’extraits cérébraux provenant de patients atteints d‘atrophie multisystématisée ainsi que de certaines fibres protéiques, telles que celle choisie pour le projet. Le projet prévoit des inoculations de fibres protéiques dans le cerveau chez la souris adulte (2 mois). Le choix de cet âge à l’inoculation permet de réaliser l’inoculation chez un animal adulte et son observation jusqu’au développement des signes cliniques annonciateurs d’une paralysie.
Etude des mécanismes cérébraux de la prise de décision dans les troubles du spectre autistique – MODIFICATION
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
631 souris vont être utilisées, toutes tuées, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Toutes subissent une neurochirurgie de 45 minutes à une heure trente, puis un branchement quotidien de leurs implants à électrodes, certaines recevant quatre injections intrapéritonéales sous contention. L'optogénétique employée peut déclencher des mouvements incontrôlables, lever une patte ou tourner la tête, que le porteur décrit comme non douloureux. Il présente les tests comportementaux, des "jeux de décisions" fondés sur la récompense, comme "positifs pour le bien-être animal", et écrit que ce protocole augmente le bien-être des souris.
Objectifs
En temps normal, les synapses (les espaces de contact et de communication entre neurones) présentent un équilibre entre stabilité et plasticité qui permet à un individu d'être "flexible" sur le plan comportemental : il a un schéma de fonctionnement stable dans son environnement (croyances, habitudes) mais il peut s'adapter à un changement d'environnement. La flexibilité comportementale est un processus central au développement social et cognitif typique des individus. Les troubles du spectre autistique (TSA) sont caractérisés par une forte altération de cette flexibilité comportementale. Les TSA résultent parfois d'une variation sur un gène qui maintient l'équilibre entre plasticité et stabilité synaptique, car ce gène permet de fabriquer les protéines de "charpente" pour les synapses . Nous testerons donc le lien entre les protéines de "charpente" liées aux TSA, la plasticité neuronale et la flexibilité dans un contexte d'apprentissage. Notre hypothèse est que le lien entre protéines synaptiques et flexibilité comportemental est fait dans les différentes aires du cortex préfrontal, nous cherchons donc à comprendre comment.
Bénéfices attendus
Précisément, nous déterminerons: - le rôle causal des aires du cortex préfrontal dans la flexibilité - le codage au niveau neuronal de la flexibilité dans les différentes aires préfrontales - le rôle des protéines de "charpente" dans ces processus.
Procédures
Tous les animaux seront soumis à des neurochirurgies. La durée de l'opération est de 45 minutes à 1h30, avec toutes les précautions possibles pour éviter la douleur (anesthésie gazeuse, anesthéisques locaux, morphiniques en péri-opératoire). Les seules manipulations quotidiennes consisteront en un branchement des implants à électrodes (geste non douloureux). Des injections intra-péritonéales seront réalisées pour certains animaux (4 injections par animal sur la totalité de l'expérience). Le reste des procédures implique des tests comportementaux de type "jeux de décisions", basés sur des récompenses, et décrits comme positifs pour le bien-être animal dans la littérature
Impact sur les animaux
Les animaux qui subiront des neurochirurgies peuvent éventuellement avoir des douleurs associées aux interventions effectuées sur l'os mais aussi au niveau des sutures. Certains effets indésirables peuvent être causés par une technique ("optogénétique") qui permet d’allumer ou d’éteindre des neurones grâce à la lumière comme troubler l'activité locomotrice (le mouvement est incontrôlable mais non douloureux, comme lever une patte ou tourner un peu la tête). Les animaux d'une des procédures auront des contentions (pour lesquelles ils seront habitués en douceur) en vue d'injections intrapéritonéales sur quatre jours.
Devenir
Les animaux sont tous mis à mort après les procédures pour vérifier que les sites (les zones très précises du cerveau) pour l'injection et d'implantation sont corrects.
Remplacement
Nous cherchons à évaluer le rôle des neurones pendant le comportement de décision, il est donc impossible de remplacer les méthodes in vivo par des methodes in vitro.
Réduction
Nous avons déjà effectué des expériences similaires (pour étudier d'autres zones cérébrales) ce qui nous permet de réduire le nombre d'animaux au strict nécessaire. De plus nous développons un modèle informatique de réseau de neurones récurrent capable de modéliser la prise de décision. L'activité électrique des neurones y est fonction des connexions synaptiques, qui elle-mêmes évoluent en fonction de l'activité électrique des neurones et des récompenses reçues par l'animal (plasticité synaptique). ce modèle fournira des prédictions précises sur ce qu'il est important d'enregister comme activité électrique, ce qui réduit le nombre d'animaux.
Raffinement
Pour diminuer et abolir les douleurs chirurgicales, nous utilisons une combinaison d'anesthésiques et d'antiinflammatoires pendant la chirurgie et en péri-opératoire. La technique sera réalisée en conditions d'asepsie pour prévenir les infections. Si la technique ("optogénétique") qui permet d’allumer ou d’éteindre des neurones grâce à la lumière déclenche des mouvements incontrôlables, même non douloureux, comme lever une patte ou tourner un peu la tête, le protocole sera interrompu. Le protocole sera aussi interrompu si les points limites définis sont atteints. Nous tiendrons une feuille de suivi post-opératoire sur les deux jours suivant l'opération pour évaluer rapidement ces points. Le stress de l’animal sera limité par un enrichissement permanent de l’environnement, ainsi qu’une habituation quotidienne à l’expérimentateur/rice et à la salle expérimentale. Le protocole de comportement consiste en un jeu de décisions et augmente le bien-être des animaux.
Choix des espèces
Le système de décision (le circuit de la récompense) est plus proche anatomiquement et fonctionnellement entre mammifère (rongeurs et Humains) qu'entre mammifères et invertébrés, poissons ou oiseaux. De plus, la génétique de la souris offre des outils de modulations des réseaux neuronaux. Enfin, nos tâches comportementales de type "jeux" ont été spécifiquement développées et adaptées à l'étude des prises de décision de la souris, tout en assurant leur bien-être. Ce projet implique d'utiliser des groupes de souris de même stade de développement (8 semaines) qui est un stade classique dans les études sur les prises de décision (8 semaines étant considéré comme le début de l'âge adulte dans cette espèce).
Développement de nouveaux capteurs (d’oxygène, monoxyde d’azote et glutamate) pour le monitorage du cerveau chez le rat
- Recherche appliquée
- Diagnostic des maladies
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Opérés du crâne pendant quatre à six heures sous anesthésie, 96 rats sont tués avant tout réveil. Le porteur écrit que le réveil après la préparation d'un volet osseux serait "probablement douloureux" et que replacer l'animal paraît générateur de souffrances inutiles. L'objet est de mettre au point des capteurs d'oxygène, de monoxyde d'azote et de glutamate de moins de 100 micromètres, destinés au monitorage de patients cérébrolésés en soins intensifs puis au diagnostic de la dépression. L'effectif de douze rats par groupe intègre un taux d'échec prévu de 30 %, lié au comportement mal défini de ces nouveaux capteurs in vivo, pour huit animaux exploitables.
Objectifs
Ce projet vise à développer de nouveaux capteurs d’oxygène, de monoxyde d’azote et de glutamate dotés plus petits (
Bénéfices attendus
Le bénéfice principal du projet est de permettre la mise au point de capteurs miniaturisés capables de monitorer l’oxygène, le monoxyde d’azote et le glutamate cérébral avec une plus grande sensibilité et moins de lésions tissualires. Ces capteurs fourniront des outils pour la recherche en Neurosciences et pourront à l’avenir être utilisés en clinique pour le monitorage des patients humains cérébrolésés en soins intensifs neurologiques (après une hémorragie méningée ou un traumatisme crânien par exemple). Le bénéfice secondaire sera de faire progresser nos connaissances sur les variations de concentrations du monoxyde d’azote et l’oxygène au cours des dépolarisations corticales, d’une stimulation sensorielle ou de l’ischémie -reperfusion. Enfin, les capteurs développés ici font partie d’une collaboration avec une équipe de Imperial College à Londres et seront intégrés dans un dispositif contenant quatre capteurs (glutamate, monoxyde d’azote, histamine et sérotonine) afin d’aider au diagnostic de la dépression chez le patient humain.
Procédures
Une procédure chirurgicale de quatre à six heures sous anesthésie et avec soins anti-douleur, sans réveil de l'animal.
Impact sur les animaux
Les expérimentations chez l’animal auront lieu sous anesthésie générale sans réveil avec des nuisances très réduites. Les animaux seront mis à mort sans douleur. Aucune douleur supérieure à celle occasionnée par une piqûre d’aiguille n’est prévue lors du déroulement normal de l’expérience. Un déroulement anormal avec une levée de l’anesthésie en cours d’expériences pourrait mener à une douleur et un stress transitoires auquel il sera mis fin par augmentation de la concentration d’isoflurane respirée par l’animal. Cette possibilité est peu probable car l’animal est monitoré avec la saturation en oxygène et un pincement de la patte régulier en cours d’enregistrement.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés. Le réveil après une chirurgie du crâne et préparation d'un volet osseux sera probablement douloureux et le réveil, voir le replacement de l'animal paraissent générateurs de souffrances inutiles
Remplacement
Les expérimentations in vivo auront lieu seulement une fois que le fonctionnement des capteurs aura été caractérisé in vitro. Notamment, une supériorité des nouveaux capteurs par rapport aux capteurs existants sera exigée avant passage au stade préclinique. Ainsi l’utilisation d’animaux est évitée pendant la phase de mise au point des procédés de dépôt de membranes ou de traitement de la surface des électrodes.
Réduction
Les effectifs des groupes ont été limités à un nombre de 12 individus. Ce nombre permet d’envisager un taux d’échec de 30% qui reste possible lors de l’utilisation de nouveaux capteurs au comportement biomécanique in vivo mal défini (n=4) tout en conservant un effectif suffisant pour mener des tests statistiques (n=8). Nous pourrons procéder à des comparaisons statistiques entre capteurs conventionnels et nouveaux capteurs à l'aide d'un test de Student ou d'une ANOVA. L’effectif de huit animaux est le minimum permettant de pratiquer un test de normalité de Shapiro-Wilk et de pratiquer une ANOVA en respectant les hypothèses mathématiques de normalité.
Raffinement
Concernant la douleur, un traitement analgésique est prévu avant la chirurgie avec une injection sous-cutanée de buprénorphine (0.05 mg/kg) et une administration de lidocaïne en crème sur le scalp et dans le conduit auriculaire. L’administration d’analgésique est pratiquée avant l’incision de la peau. La chirurgie est pratiquée sous anesthésie générale par l'isoflurane. Les points limites sont définis par (1) un réveil de l'animal et (2) l'apparition d'une hémorragie incontrôlée au niveau du scalp. Concernant l'angoisse infligée à l'animal, elle est réduite par un hébergement par groupes de deux à six dès l’arrivée au laboratoire et par l’insertion d’un enrichissement dans les cages d’hébergement (tuyau en plastique rouge, matériau de nidification).
Choix des espèces
Le rat Sprague-Dawley est une espèce qui a été largement caractérisée dans notre laboratoire à la fois pour le monitorage intracérébral et pour le modèle de neuroinflammation par administration de lipopolysaccharides. Plus généralement, de par sa taille et sa capacité à porter de l’équipement de monitorage, le rat est l’espèce privilégiée pour les développements précliniques de capteurs embarqués. Rats adultes de 10 semaines pour bénéficier d'une taille maximale
Les mécanismes cellulaires sous-jacents aux problèmes cognitifs chez un modèle murin de trouble neurodéveloppemental (1/2)
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
258 souris adolescentes vont être utilisées, toutes tuées, dont 10 opérées sous anesthésie sans jamais être réveillées et 248 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie subit une chirurgie de 45 minutes à une heure, avec des douleurs postopératoires, une perte de poids possible et un risque d'infection, une autre reçoit une injection sous contention. Le RNT ne nomme ni le gène, ni le modèle, ni le produit administré, et présente l'objectif comme l'approfondissement d'altérations cérébrales déjà relevées dans des travaux antérieurs. Le porteur affirme qu'aucune méthode in vitro ou in silico ne peut remplacer l'animal et que des études chez l'être humain sont exclues, la population concernée étant "fragile".
Objectifs
L’objectif de ce projet est d’étudier les mécanismes impliqués dans les déficits cognitifs chez un modèle de troubles neurodéveloppementaux. Cette recherche s’appuie sur des travaux antérieurs relevant les altérations au niveau du fonctionnement du cerveau de ces animaux. Nous cherchons à approfondir ces observations en explorant les facteurs à l’origine des changements observés. Pour des raisons techniques, le projet se déroule dans deux établissements utilisateurs : EU1 et EU2.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à mieux comprendre les mécanismes sous jacents certains troubles de neuro-développement qui affectent la vie quotidienne d’environ 6 à 8 % de la population. En étudiant un modèle animal largement utilisé, notre travail permettra d’identifier les facteurs à l’origine des changements observés. Cette approche permettra de relier nos resultats à des stratégies thérapeutiques potentielles, ouvrant la voie à de nouveaux traitements ciblés. Ces connaissances sont essentielles pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques et pour soutenir l’inclusion des personnes concernées dans un milieu social ou professionnel. À terme, ce projet contribuera à améliorer la compréhension scientifique de ces conditions et à proposer des pistes concrètes pour en améliorer à quotidien la vie des personnes concernées.
Procédures
Certains animaux subissent une procédure chirurgicale sous anesthésie d'une durée d' environs 45 à 60 minutes. Certains animaux reçoivent une injection d'un produit médicamenteux sous contention (durée d'environs 5 à 10 secondes).
Impact sur les animaux
Les animaux subiront une intervention chirurgicale sous anesthésie. Les effets indésirables potentiels de cette procédure comprennent des douleurs postopératoires minorées par des antalgiques, une possible perte de poids et un risque d'infection.
Devenir
Les animaux seront mis à mort et leurs tissus récupérés pour les analyses post-hoc.
Remplacement
Le projet vise à mieux comprendre les altérations biologiques à l’origine des troubles cognitifs. Pour répondre à ces questions, il est nécessaire d’utiliser un modèle expérimental qui soit : i) suffisamment complexe et intact, ii) génétiquement modifiable, iii) doté d’un cerveau présentant une organisation comparable à celle de l’être humain, et iv) compatible avec des approches comportementales avancées ainsi qu’avec des techniques expérimentales invasives. À ce jour, il n’existe pas de méthodes alternatives in vitro ou in silico permettant de remplacer l’utilisation d’animaux pour ce type d’étude. Par ailleurs, des études directement menées chez l’être humain ne sont pas envisageables en raison du caractère invasif des procédures nécessaires et une population fragile.
Réduction
Afin de limiter au maximum le nombre d’animaux utilisés, nous avons soigneusement estimé le nombre strictement nécessaire pour obtenir des résultats fiables. Cette estimation repose sur des études déjà publiées, une analyse de la littérature scientifique et des calculs statistiques permettant d’éviter l’utilisation d’un nombre excessif d’animaux. Nous nous engageons ainsi à n’utiliser que le nombre minimal d’animaux indispensable pour atteindre les objectifs de l’étude. Pour cela, nous avons mis en place une stratégie expérimentale qui permet d’anticiper et de prévenir toute utilisation inutile. Des études pilotes sont réalisées afin de vérifier que la méthode fonctionne correctement et de perfectionner les gestes techniques avant le lancement complet de l’étude. Cette approche permet d’ajuster le nombre d’animaux en fonction des premiers résultats et d’identifier rapidement d’éventuels problèmes, afin de modifier la procédure si nécessaire dans un objectif de réduction. Les résultats obtenus seront ensuite analysés à l’aide de méthodes statistiques adaptées, afin de garantir des conclusions fiables et rigoureuses.
Raffinement
i) Vérification de l'état de l'animal : Avant chaque manipulation, l'état de l'animal sera vérifié selon les critères généraux ainsi que les signes cliniques spécifiques à la manipulation. ii) Critères d’évaluation de la souffrance : L’apparence générale et le comportement de l’animal seront observés pour détecter tout signe de souffrance, douleur ou détresse. Tout signe de souffrance déclenchera une réponse immédiate et appropriée, comme des mesures adaptées. Si aucune amélioration n'est constatée après ces interventions, l'expérimentateur consultera le vétérinaire iii) Les actes chirurgicaux seront réalisés sous anesthésie et analgésie. iv) Manipulation quotidienne : Les animaux seront manipulés avant les expériences pour réduire leur niveau de stress. v) Conditions d’hébergement adaptées afin de permettre l'intégration d'une approche de manipulation qui vise à réduire le niveau de stress.
Choix des espèces
Actuellement, la souris est le seul mammifère pour lequel il est possible, de manière routinière, de modifier le génome, et pour lequel les modèles développés ont été caractérisés de manière approfondie et correspondent de façon fiable à certaines conditions humaines. Nous utiliserons des souris adolescentes (âgées de 5 à 8 semaines) au début des expériences, parce que la condition étudiée est une condition neurodéveloppementale.
Études neurophysiologiques et cognitives chez les rongeurs
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Rats : 960
Porteurs d'électrodes implantées au cours d'une chirurgie de deux à trois heures sous anesthésie, 960 souris et 960 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent une restriction hydrique ou alimentaire, un hébergement individuel pouvant aller jusqu'à un mois, une contention de la tête, et des séances quotidiennes de 25 minutes pendant environ quatre semaines. Ces effectifs couvrent vingt études sur cinq ans pour caractériser l'effet de molécules candidates sur la cognition, le porteur affirmant que le modèle animal est "indispensable" avant tout développement clinique. Les tâches sont présentées comme un "ensemble de tâches standardisées" sans qu'aucune soit nommée.
Objectifs
Le présent projet s’inscrit dans un contexte de recherche préclinique visant à caractériser l’effet de molécules à visée thérapeutique sur la cognition et le fonctionnement cérébral. Les techniques utilisées incluent l’enregistrement et la modulation de l’activité neuronale chez l’animal anesthésié ou vigile et libre de ses mouvements. Ces approches permettent d’évaluer en temps réel l’impact potentiel d’un traitement thérapeutique sur les fonctions neuronales, cognitives et comportementales. Le modèle animal est indispensable pour étudier le potentiel thérapeutique de composés pharmacologiques avant leur éventuel développement clinique. Les rongeurs (souris et rats) sont classiquement utilisés pour la recherche préclinique en santé humaine, notamment dans des études de molécules susceptibles de modifier l’activité neuronale, le comportement et/ou la cognition. Les procédures employées suivent des standards établis dans les laboratoires de recherche publique, garantissant la fiabilité et la reproductibilité des données expérimentales. Avec le nombre d’animaux prévu dans ce projet, 20 études expérimentales pourront être réalisées sur une période de 5 années.
Bénéfices attendus
L’objectif de ce projet est d’accompagner des études précliniques combinant approches comportementales et neurophysiologiques afin de mieux comprendre les effets de composés pharmacologiques à visée thérapeutique. Ce projet permettra de caractériser de manière précise l’impact de ces composés sur la cognition, le comportement et le fonctionnement cérébral, en fournissant des données fiables et reproductibles sur leurs effets neuronaux et cognitifs. Ces informations contribueront à identifier les cibles thérapeutiques pertinentes et à orienter le développement de nouveaux traitements dans un contexte préclinique.
Procédures
Les animaux reçoivent un traitement par injection ou dans l’eau.1 à plusieurs administrations (max 2–4 semaines) (Une seule injection dans le cerveau lors de l’opération), petits volumes adaptés au poids. Lorsque le traitement est donné dans l’eau, les animaux le reçoivent progressivement en buvant chaque jour. Ils sont soumis à une procédure chirurgicale sous anesthésie générale d’une durée approximative de 2 à 3 heures, permettant l’enregistrement de l’activité neuronale dans une région cérébrale d’intérêt. Selon les études, les animaux effectueront différentes tâches comportementales adaptées aux molécules et aux régions cérébrales étudiées. Un ensemble de tâches standardisées est utilisé, dont la récurrence et la durée peuvent varier d’une séance unique de 15 minutes jusqu’à une séance quotidienne de 25 minutes sur environ 4 semaines. Cette approche combinant mesures neurophysiologiques et évaluation comportementale permettra de mieux caractériser l’impact des composés pharmacologiques sur la fonction cérébrale et la cognition. L’hébergement individuel sera appliqué uniquement aux animaux porteurs d’implants ou soumis à un contrôle hydrique ou calorique,(de quelques jours à plusieurs semaines, maximum 1 mois), tandis que la restriction hydrique ou alimentaire sera mise en place sur la période expérimentale correspondante afin de mesurer individuellement les apports (de quelques jours à une semaine).
Impact sur les animaux
Le stress sera limité grâce à une habituation progressive à l’expérimentateur. Toutes les interventions ont été régulièrement utilisées en laboratoire. Les expérimentateurs auront une solide expérience dans l'exécution de ces interventions. Les effets indésirables attendus sur les animaux comprennent : Un risque de douleur durant la chirurgie et une douleur aiguë liée à la récupération post-chirurgie implantatoire. Ce risque est compensé par l’analgésie. Un risque de perte de poids durant le contrôle calorique. En cas de perte de poids, l'animal est nourri ad libitum pendant 48 h. Un risque de perte d’implant lié aux chirurgies implantatoires pouvant induire une douleur. Un risque de stress à court terme induit par notre paradigme expérimental de tête restreinte. Les tests de comportement peuvent induire du stress pour les animaux. Un risque de stress lié à l'hébergement individuel des animaux
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort après les procédures comportementales, en vue de la réalisation de contrôles histologiques.
Remplacement
L’utilisation de ces animaux se justifie pour plusieurs raisons : 1) Aucune alternative ne permet de se passer de l’utilisation de modèles animaux lorsqu’il s’agit d’étudier les processus cognitifs/comportementaux. En effet, ce type d’étude repose sur l’analyse du comportement animal et nécessite d’avoir une espèce suffisamment proche de l’espèce humaine pour en extrapoler les résultats. 2) L'organisation du système nerveux central de ces animaux est suffisamment proche de celle de l'homme pour permettre une extrapolation acceptable des résultats obtenus l'espèce humaine. 3) De plus, nous étudions le fonctionnement des circuits neuronaux alors même que le sujet est éveillé et soumis à des tests comportementaux : il nous faut donc travailler avec des animaux vivants et vigiles.
Réduction
Nous avons adopté des mesures visant à réduire le nombre d'animaux lié à leur mode production : en utilisant pour la réalisation de ce projet tous les animaux quel que soit leur sexe (i.e. mâle et femelle). La force de notre hypothèse, les expériences pilotes précédentes ainsi que la qualité de nos procédures basées sur des années d'expérience, nous permettront de réduire significativement le nombre d'animaux utilisés. Le nombre d'animaux a été calculé par l'estimation de la variance observée avec ce type de donnée permettant d'atteindre une signification statistique.
Raffinement
À chaque étape du projet, le bien-être de nos animaux sera au cœur de nos préoccupations. Nos animaux, hébergés en cages collectives sur racks ventilés, garnies de litières leur permettant de reproduire un comportement naturel de fouissage et d’un enrichissement constitué d'un nid végétal et de tubes de carton, leur permettent de construire des nids, de jouer et de ronger. Leur soin est confié à du personnel qualifié et expert. Il surveille quotidiennement l’ensemble des animaux et de façon plus poussée et spécifique pendant les phases de récupération qui suivent les procédures invasives (chirurgie). Nous utilisons des anesthésiques et analgésiques adaptés aux procédures chirurgicales. L’expérimentateur possède une solide expérience pour toutes les procédures proposées. Des points limites suffisamment précoces sont définis pour éviter toute souffrance animale, avec la mise en place de mesures pour les soulager, comme la réhydratation, le réchauffement et une nourriture adaptée.
Choix des espèces
La souris et le rat : -sont des mammifères étroitement liés à l'espèce humaine sur le plan phylogénétique, et certains de leurs comportements peuvent être comparés à ceux de l'humain. Ces rongeurs sont fréquemment utilisés dans les études électrophysiologiques, utilisant la technique de fiber photométrie, ainsi que dans les manipulations optogénétiques. -permettent des approches in vivo pour étudier les effets de composés thérapeutiques sur le système nerveux central, ainsi que leurs corrélations avec les fonctions cognitives, à travers l'analyse comportementale. Les animaux seront utilisés au stade adule, soit à partir de 10 semaines, un âge qui correspond à la maturité des circuits neuronaux des aires cérébrales ciblées. De plus, les rongeurs adultes sont plus résistantes et récupèrent plus rapidement après la chirurgie que les plus jeunes. L’utilisation d’animaux génétiquement altérés permet de diriger l’expression de différents senseurs dans des neurones spécifiques, afin d’obtenir des conclusions plus précises et pertinentes.