Système nerveux

Des injections quotidiennes pendant cinq à dix jours, puis la mise à mort : 55 souris génétiquement modifiées pour développer la maladie d'Alzheimer et des activités épileptiques vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Trois antidépresseurs leur sont administrés pour déterminer lesquels aggravent ces crises, et leurs cerveaux sont prélevés après la mise à mort pour y enregistrer l'activité des neurones. Le porteur souligne qu'aucune chirurgie ni aucun prélèvement n'est pratiqué sur les animaux de ce projet. Il indique par ailleurs que le traitement pourrait exacerber les activités épileptiques et provoquer des crises d'épilepsie sévères, l'ensemble restant déclaré en souffrance modérée.

Objectifs

Dans ce projet, nous utiliserons des souris génétiquement modifiées qui développent la maladie d'Alzheimer (MA) et des activités épileptiques. Des études montrent une exacerbation de ces activités épileptiques lorsque les souris sont traitées avec certains antidépresseurs alors que d'autres pourraient avoir un effet protecteur vis-à-vis de ces activités. Notre objectif est d'élucider les mécanismes synaptiques et cellulaires par lesquels les antidépresseurs modulent à long terme l'activité épileptique des souris modèles de la MA. Pour cela, nous réaliserons des enregistrements de l'activité neuronale de ces souris après un traitement antidépresseur. Trois antidépresseurs seront comparés. Notre projet pourrait, à long terme, permettre de limiter la progression du déclin cognitif chez les patients atteints de la MA en remplaçant les traitements antidépresseurs aggravateurs par d’autres traitements ayant des bénéfices au moins similaires mais ne provoquant pas d'aggravation des activités épileptiques.

Bénéfices attendus

Ce projet a pour objectif de déterminer si certains antidépresseurs aggravent les activités épileptiques présentes chez les souris modèles de la maladie d’Alzheimer, si d'autres antidépresseurs ont un rôle plutôt protecteur vis-à-vis de ces mêmes activités, et par quels mécanismes ces effets sont médiés. Ainsi, si notre hypothèse se vérifie, ce projet justifiera à court terme la mise en place d’études cliniques permettant de tester cette hypothèse chez les patients. A long terme, ce projet pourrait donc permettre de mieux adapter les traitements et ainsi apporter un bénéfice considérable aux patients atteints de la MA en évitant de majorer les activités épileptiques et donc leurs troubles de la mémoire.

Procédures

Les antidépresseurs seront administrés aux animaux par voie orale en les mélangeant à l'eau de boisson ou injectés pendant 5 à 10 jours avant leur mise à mort. Le nombre maximum d'injections est fixé à 10 en tout à la fréquence d'une injection par jour. Aucune procédure chirurgicale ni aucun prélèvement ne sera effectué sur les animaux inclus dans ce projet.

Impact sur les animaux

Habituellement, les activités épileptiques des souris modèles de la MA sont essentiellement des pointes isolées qui surviennent pendant le sommeil et ne sont pas associées à des modifications comportementales. Mais l'administration chronique de certains antidépresseurs pourrait exacerber ces activités épileptiques et provoquer des crises d'épilepsie sévères. Les pesées peuvent entrainer un stress léger de quelques dizaines de secondes. Des injections pourront être réalisées quotidiennement pour l'administration de l'un des antidépresseurs sont susceptibles d'induire un stress modéré.

Devenir

A l’issue de la procédure expérimentale, l’ensemble des animaux seront mis à mort et leurs cerveaux prélevés afin de réaliser des enregistrements de l'activité neuronale ex vivo.

Remplacement

Le projet a pour objectif d’évaluer l’effet des antidépresseurs sur les activités épileptiques dans la maladie d’Alzheimer (MA) ainsi que les mécanismes par lesquels ces effets sont médiés. L'épilepsie comme la dépression dépendent d'interactions qui se font entre différentes régions cérébrales au sein de larges réseaux, qui ne peuvent pas, à l'heure actuelle, être mimées dans de simples cultures cellulaires. Une approche par modélisation informatique des interactions entre maladie d'Alzheimer, épilepsie et antidépresseur ne pourra se faire que sur la base de données expérimentales qui ne sont que parcellaires pour le moment. De plus, des travaux récents montrent que les traitements antidépresseurs n’ont pas d’effet à court terme, ce qui implique qu’ils doivent être administrés aux animaux de manière chronique et non seulement appliqués sur les tissus d’intérêt. Ainsi, nous sommes dans l’obligation d’utiliser un modèle murin de la MA qui ne peut donc être remplacé par aucun autre modèle et est le seul actuellement existant pour reproduire les caractéristiques de la maladie présentes chez l'humain.

Réduction

Afin de limiter le nombre d’animaux utilisés, nous mettons en œuvre plusieurs stratégies de réduction. Les enregistrements de l’activité neuronale, normale ou épileptique, sont réalisés sur deux échantillons enregistrées simultanément. Notre équipement permet de réaliser trois enregistrement simultanés. Cette approche réduit ainsi le nombre d’animaux nécessaires d’un facteur trois. Le nombre d’expériences est calculé sur la base d’une puissance statistique suffisante pour détecter des différences significatives tout en évitant toute utilisation excessive. Les deux sexes sont représentés de manière équilibrée afin de prendre en compte d’éventuelles différences biologiques. Nous prévoyons six groupes expérimentaux selon l’âge, le génotype et le traitement des animaux. Les souris non traitées permettront de caractériser les mécanismes à l’origine de l’activité épileptique. Les souris traitées seront utilisées pour évaluer les effets des antidépresseurs sur cette activité. Au total, 55 souris seront nécessaires pour obtenir une puissance statistique suffisante tout en limitant le nombre d’animaux au strict nécessaire.

Raffinement

Les animaux seront suivis quotidiennement par des personnels formés au soin. Si une altération de l’état est observée, une grille d'évaluation sera utilisée pour déterminer la conduite à tenir. Les antidépresseurs utilisés dans ce projet sont susceptibles d’induire une aggravation des activités épileptiques présentes chez les souris modèles de la MA. Ce phénomène pourrait être à l’origine d’une altération du comportement des animaux. Afin de réduire la souffrance des animaux à cette étape du projet, nous nous baserons sur les résultats obtenus précédemment au cours d’un traitement antidépresseur chronique, pour déterminer la durée optimale du traitement antidépresseur à appliquer afin d’obtenir des résultats exploitables tout en limitant la souffrance des animaux. Dans tous les cas la durée de traitement sera comprise entre 5 et 10 jours en la limitant autant que possible à 8 jours. La procédure s’achèvera par la mise à mort des animaux après anesthésie.

Choix des espèces

Dans ce projet, nous utiliserons des souris transgéniques modèles de la maladie d’Alzheimer (MA). Cette lignée reproduit de nombreuses caractéristiques de la pathologie observées chez l’humain : troubles de la mémoire et activités épileptiques, entre autres. Cette lignée constitue donc un modèle idéal pour l’étude des effets des antidépresseurs sur les activités épileptiques dans la MA. Les animaux seront inclus dans le protocole à l’âge adulte entre 3 mois et 8 mois. À 3 mois, les souris modèles de la MA sont à un stade précoce de la maladie d’Alzheimer : elles présentent déjà des activités épileptiques mais à basses fréquences ; c’est également à cet âge que commencent à apparaître les troubles de la mémoire. Ainsi, si notre hypothèse se confirme, il sera plus facile de mettre en évidence un effet aggravant de certains antidépresseurs sur les activités épileptiques à cet âge. À 8 mois, les souris modèles de la MA sont à un stade avancé de la maladie d’Alzheimer : elles présentent des activités épileptiques et des troubles notables de la mémoire. Ainsi, si notre hypothèse se confirme, il sera plus facile de mettre en évidence un effet atténuateur d'autres antidépresseurs sur les activités épileptiques à cet âge.

94 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune reçoit, sous anesthésie et à des coordonnées précises, l'injection d'un vecteur viral dans le cervelet, avant une chirurgie terminale destinée à prélever son cerveau. L'objet est de faire exprimer chez la souris treize gènes propres à l'espèce humaine, pour comprendre ce qu'ils ont apporté au cervelet humain. Le porteur qualifie les nuisances de la chirurgie stéréotaxique de bien tolérées, et retient la souris comme "Mammifère le plus éloigné de nous dans l'arbre du vivant", critère qui justifie à ses yeux d'y installer des gènes humains.

Objectifs

L’espèce humaine présente des caractéristiques cognitives supérieures qui ont été en partie liées à l’évolution du cortex cérébral. Mais l’implication des autres régions du cerveau, comme le cervelet, reste largement inexplorée malgré son association avec les fonctions cognitives supérieures (comme le langage) et les troubles cognitifs (comme l’autisme et la dyslexie). De plus, le cervelet humain présente des caractéristiques divergentes par rapport à d’autres espèces, aux niveaux anatomique, fonctionnel et comportemental, dont les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents sont inconnus. Les mécanismes moléculaires qui participent à l’évolution des neurones et circuits neuronaux reposent sur des gènes exprimés chez l'humain et absent des autres espèces. Le rôle de cette étude est d’étudier l’effet de ces innovations moléculaires sur des neurones et circuits matures du cervelet, à l'échelle cellulaire et du circuit. Nous avons une liste de 13 gènes candidats. Pour étudier un effet cellulaire de ces gènes, nous devons faire des expériences où nous faisons exxprimer ces gènes dans un cervelet de Mammifère. Le cervelet a une structure conservée entre les Mammifères, c’est pourquoi nous choisissons la souris comme modèle, comme Mammifère le plus éloigné de nous dans l'arbre du vivant. De plus il s’agit d’une espèce pour laquelle le cervelet est très caractérisé d’un point de vue cellulaire, développemental, anatomique, et fonctionnel. Les objectifs de cette études sont d’étudier, parmi les gènes d’intérêts, lesquels sont suffisants chez la souris pour altérer le cervelet mature.

Bénéfices attendus

A court terme, les résultats de ce projet augmenteront nos connaissances sur les effets de gènes spécifiquement humains dans le développement du cervelet. Cela permettra d’ouvrir un nouveau champ de l’évolution du système nerveux humain, en dehors du cortex cérébral. A plus long terme, les résultats pourraient mettre en évidence une sensibilité propre à notre espèce à certains troubles cognitifs (spectre autistique), moteurs (ataxie cérébelleuse).

Procédures

Accès au cerveau sous anésthésie générale suivie de l'injection du vecteur viral aux coordonéées 3D précises: 30 - 45 minutes. Chirurgie terminale sous anesthésie générale dans le but de prélever le cerveau pour analyse hystologique.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues concernent d'une part la réalisation des injections et d'autre part, les chirurgies stéréotaxiques. Les nuisances liées à la chirurgie stéréotaxique sont bien tolérées et n'ont que peu d'impact sur les animaux grâce aux soins post-opératoires.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort et utilisés dans les procédures décrites pour analyses histologiques.

Remplacement

Les modèles in vitro différentiés à partir de cellules souches humaines sont encore trop immatures, manquent certaines structures anatomiques, et de stimulation sensorielle, ce qui ne sera pas le cas in vivo. De plus, notre étude in vivo pourrait permettre d’augmenter nos connaissances pour améliorer les protocoles de différentiation in vitro.

Réduction

Ce projet nécessitera au maximum 94 souris. Les procédures visent à limiter l’utilisation d'animaux tout en obtenant suffisamment de données. De plus, le contrôle des paramètres environnementaux mais également du statut sanitaire des animaux permettra de limiter la variabilité des résultats expérimentaux obtenus, et ainsi de réduire le nombre d’animaux nécessaire à l’obtention de résultats statistiquement valables.

Raffinement

Les souris utilisées dans ce projet seront élevées en groupes sociaux, dans des cages ventilées d'une surface adéquate, dans un environnement enrichi, et changés sous flux d'air. La chirurgie est effectuée dans une pièce dédiée sous analgésie locale et générale, et anesthésie, en température contrôlée (

Choix des espèces

Le cervelet a une structure conservée entre les Mammifères, c’est pourquoi nous choisissons la souris comme modèle, comme Mammifère le plus éloigné de nous dans l'arbre du vivant. De plus il s’agit d’une espèce pour laquelle le cervelet est très caractérisé d’un point de vue cellulaire, développemental, anatomique, et fonctionnel. Nous utiliserons des souris matures agées de 2 mois de façon à ce que le circuit neuronal du cervelet ait terminé son développement.

Maintenus autour de 90 % de leur poids pour les motiver, 192 rats sont entraînés une heure par jour, cinq jours sur sept, pendant quatre mois. Vient ensuite une chirurgie d'une heure trente pour implanter des électrodes dans deux régions du cerveau, puis une semaine de récupération, deux semaines de réentraînement et un mois d'enregistrement pendant la tâche, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur qualifie de faible l'impact de la restriction alimentaire sur le bien-être des rats, tout en indiquant qu'elle doit leur laisser "une légère sensation de faim". Tous sont tués à la fin pour que leur cerveau soit analysé.

Objectifs

La perception du temps est essentielle pour planifier et coordonner de manière optimale ses actions et donc adopter un comportement pertinent. Ce projet visera à identifier et étudier les réseaux neuronaux responsables de la planification et du contrôle temporel des actions chez le rat. Sur la base de données récentes, nous faisons l’hypothèse d’un réseau neuronal de trois structures cérébrales qui va requérir, dans un premier temps, une prise d’information temporelle qui sera ensuite évaluée en tant qu’erreur et permettra l’ajustement de la production temporelle. Grâce à l’enregistrement des neurones de ces structures lors d’une tâche comportementale temporelle, nous chercherons à caractériser la signature neuronale d’un tel comportement et des erreurs faites.

Bénéfices attendus

Ce projet apportera une information précieuse sur les réseaux neuronaux impliqués dans la planification et le contrôle temporel des actions. De plus ce projet s’articule dans une recherche transversale plus vaste menée par notre équipe, qui permettra de transposer les résultats obtenus chez le rat, chez l’homme et nous permettra, grâce aux enregistrements neuronaux précis, de guider nos investigations chez l’homme. Outre son intérêt en recherche fondamentale, ce projet devrait aussi fournir des indications précieuses en recherche translationnelle. En effet, chez les personnes avec troubles du spectre autistique (TSA), on observe un déficit d’évaluation des performances temporelles sans altération de la production temporelle. Notre connaissance de ces mécanismes d’évaluation nous permettra ainsi de mieux comprendre les TSA.

Procédures

Dans ce projet, tous les rats seront entraînés à réaliser une tâche comportementale qui nécessite un apport de nourriture contrôlé (4 mois) à raison d’une séance d’une heure par jour au moins 5 jours sur 7 puis subiront une intervention chirurgicale sous anesthésie générale (durée environ 1h30) pour implanter des électrodes dans deux régions d’intérêt. Après une semaine de récupération, ils seront ré-entrainés à la même tâche comportementale (2 semaines) puis enregistrés pendant la réalisation de cette dernière (un mois).

Impact sur les animaux

La tâche comportementale n’est pas stressante en soi, mais nécessite que l’animal ait une certaine motivation pour explorer l’environnement et chercher le renforcement positif (récompense alimentaire). Pour être au plus près du comportement naturel et favoriser la motivation, nous procéderons à une alimentation contrôlée, en donnant la nourriture immédiatement après la séance comportementale en quantité suffisante de façon à ce qu’il n’y ait pas de reste de nourriture le lendemain, mais que l’animal ait une légère sensation de faim garantissant la motivation des animaux à obtenir une récompense alimentaire. Cependant, pour amorcer leur motivation à effectuer la tâche, les animaux seront restreints dans les premiers jours de la tâche comportementales de façon à les maintenir autour de 90% de leur poids. Le poids de l’animal est vérifié quotidiennement juste avant la tâche (donc au moment le plus éloigné de la dernière ration) et la quantité de nourriture est ajustée si le poids descend en dessous de 90% deux jours consécutifs. La nourriture sera ensuite progressivement augmentée de manière à ce que les rats réatteignent leur poids de forme théorique. Cette restriction temporaire est en partie compensée par la nourriture obtenue au cours de la tâche comportementale et impacte très peu leur bien-être. Un autre point de vigilance concerne la chirurgie. La chirurgie d’implantation des électrodes est faite sous antalgique et anesthésie générale, mais présente un risque de diminution du bien-être animal dans les moments/jours qui suivent la chirurgie (inconfort, fatigue et parfois douleur).

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de la procédure (pour analyse des cerveaux).

Remplacement

Ce projet de recherche fondamentale s’inscrit dans le champ des Neurosciences comportementales. En effet, l’évaluation comportementale et neurobiologique de la planification temporelle d’actions nécessite l’utilisation d’organismes entiers et vivants. L'utilisation d'animaux dans ce projet est nécessaire car nous ne pouvons pas déterminer les codes neuronaux sous-tendant le comportement sans faire appel à l’implantation d’électrodes qui ne peut se faire chez des sujets humains. De plus, les espèces d'invertébrés n'ont pas la capacité pour les comportements décisionnels étudiés dans ce projet et, à l'heure actuelle, ces comportements n'ont été démontrés que chez les mammifères et les oiseaux. De même, l’approche neurocomputationelle faisant appel à la modélisation est utile, mais complémentaire des approches invasives in vivo permettant de vérifier la véracité des modèles prédictifs. Dans ce contexte il demeure nécessaire d’avoir recours à l’expérimentation animale.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisés sera minimisé autant que possible grâce à l’étude de plusieurs paramètres chez le même animal. Nous avons calculé le nombre de rats minimal par groupe pour obtenir des résultats significatifs et exploitables, en tenant compte de la perte de certains animaux (comportement temporel instable, perte à la chirurgie, mauvaise localisation des électrodes). Pour l’ensemble des données, une analyse statistique consistant pour l’essentiel à une analyse de la variance sera effectuée.

Raffinement

Après quelques jours d’acclimatation à leur arrivée dans l’animalerie, les rats sont manipulés et pesés quotidiennement au moins une semaine avant le début de l’entraînement à la tâche comportementale, afin de les habituer à l’expérimentateur et de laisser les rats s’habituer à la quantité contrôlée de nourriture. Pour la procédure chirurgicale, des protocoles appropriés d’analgésie et d’anesthésie seront appliqués. Le suivi postopératoire sera effectué quotidiennement par l’expérimentateur ou les zootechniciens pour s’assurer de la récupération complète des rats. Des points limites associés à des actions sont identifiés pour le cas où les mesures de prises en charge de la douleur et de l’inconfort pouvant résulter de l’étape chirurgicale ne seraient pas suffisantes. Une grille de score (fournie en annexe) sera utilisée pour évaluer la douleur et l’inconfort des animaux notamment pendant le suivi post-opératoire. Concernant la mise à mort, nous utilisons une overdose d’euthanasiant et vérifions que les réflexes sont abolis avant de procéder au prélèvement du cerveau. Nous avons aussi optimisé les équipements comportementaux pour permettre aux animaux porteurs d’implants cérébraux de se mouvoir avec le maximum de confort (mangeoire de haute taille). De plus nous avons dessiné et imprimé à l’imprimante 3D des supports d’implants cérébraux améliorant là aussi le confort des animaux en réduisant les possibilités d’accroches dans l’environnement de test. L’enrichissement des rats implantés est aussi modifiée (maison en carton à la place des tunnels de plastique) pour empêcher les rats de se faire mal en se coinçant l’implant. Nous réduirons au maximum les techniques douloureuses ou stressantes. Chaque animal sera suivi tout au long de l’expérience afin de détecter tout indicateur de souffrance et déterminer si besoin l’arrêt de l’expérimentation en accord avec le SBEA (Structure chargée du Bien Etre des Animaux) et les conseils vétérinaires.

Choix des espèces

D’une façon générale, les rongeurs sont un bon modèle d’étude des circuits neuronaux des processus cognitifs, largement conservés le long du phylum. De plus, de nombreuses épreuves comportementales spécifiques permettent de modéliser chez le rongeur des aptitudes cognitives complexes. Les rats ont été sélectionnés pour ce projet car la littérature sur l’apprentissage temporel, dont nos propres publications, est majoritairement basée sur des études chez le rat, fournissant une base de connaissances solide. Les analyses anatomiques et fonctionnelles dans ces expériences s'appuient sur une richesse de connaissances sur la structure anatomique et la neurochimie du rat. Par ailleurs, le rat est généralement considéré comme ayant des capacités cognitives plus évoluées que la souris et la taille supérieure du rat nous permet de réaliser des interventions plus spécifiques au niveau central. Ce modèle animal est donc le plus approprié à la fois pour les études comportementales et neurobiologiques. Nous utilisons pour ce projet de jeunes adultes âgés de trois mois environ au début des expériences. Des rats jeunes adultes (~3 mois) seront utilisés pour s’assurer que le cortex préfrontal et sa connectivité soient matures dès le début de l’apprentissage de la tâche comportementale.

Une chirurgie du crâne de vingt à quarante-cinq minutes sous anesthésie, pour injecter dans le cerveau : 288 souris vont la subir, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées ensuite pour que leur cerveau soit découpé en coupes. Les animaux sont opérés à trois âges, dont les cinq premiers jours de vie, ce qui implique aussi des femelles gestantes dans le protocole. Le porteur indique que l'incision peut être douloureuse et provoquer, exceptionnellement, une hémorragie cérébrale, une infection ou une déshydratation. Il annonce l'observation du comportement des souris pour repérer des signes proches de l'autisme ou des crises d'épilepsie, sans nommer aucun des tests employés, et fixe l'effectif à 288 sur la seule base d'un "logiciel spécialisé".

Objectifs

Ce projet fait partie d’un programme de recherche plus large qui combine plusieurs approches, allant de l’étude des cellules en laboratoire à l’analyse du comportement. Avant d’utiliser des animaux, de nombreuses expériences ont été réalisées sur des neurones cultivés en laboratoire, afin de réduire au maximum leur utilisation. Cependant, pour comprendre comment le cortex cérébral se forme et comment des neurones qui fonctionnent mal s’intègrent dans un cerveau déjà développé, il est nécessaire d’avoir recours à des animaux, car ces phénomènes ne peuvent pas être reproduits entièrement en laboratoire

Bénéfices attendus

L’objectif de ce projet est de mieux comprendre l’origine de certaines malformations du cerveau qui apparaissent pendant son développement et qui peuvent entraîner, plus tard, des troubles du comportement comme l’autisme ou l’épilepsie. Pour cela, nous utilisons une technique qui permet de désactiver un gène précis dans certains neurones du cerveau d’animaux, à différents moments de leur développement. Ce type de manipulation ne peut pas être réalisé uniquement sur des cellules en laboratoire. Cette approche nous permettra d’étudier le rôle de ce gène dans la formation et le bon fonctionnement des neurones. Par la suite, nous observerons aussi le comportement des animaux pour comprendre comment l’absence de ce gène peut conduire à des signes proches de l’autisme ou à des crises d’épilepsie. À l’heure actuelle, il n’existe pas d’autre méthode permettant d’étudier ces questions sans utiliser d’animaux. À long terme, ce travail apportera des informations importantes pour mieux comprendre comment apparaissent les troubles neurodéveloppementaux. Il aidera également les chercheurs à développer des outils plus précis pour étudier l’autisme et l’épilepsie, par exemple en repérant des marqueurs biologiques qui pourraient permettre de mieux évaluer les risques ou de suivre l’évolution de ces pathologies.

Procédures

Une seule procédure chirurgicale réalisée sous anesthésie d'une durée de 20 à 45 minutes maximum.

Impact sur les animaux

Pour accéder aux structures du cerveau des souris, nous devons recourir à la chirurgie. Cette chirurgie peut être douloureuse au niveau de la tête (zone incisée), induire exceptionnellement une hémorragie cérébrale, une douleur post-opératoire, une infection, une baisse de température des souris ainsi qu’une déshydratation des yeux et de l'animal.

Devenir

Les résultats attendus de ce projet nécessitent de réaliser des analyses histologiques ou électrophysiologiques sur des coupes de cerveaux. Les animaux seront donc mis à mort à l'issue de l'unique procédure de ce projet.

Remplacement

Ce projet s’intègre dans un projet plus global combinant différents travaux de recherche complémentaires allant de l’étude biochimique ou électrophysiologique au comportement. De nombreuses études « in-vitro » ont donc été effectuées au laboratoire sur des neurones en culture en amont de l’utilisation d’animaux pour limiter au maximum leur utilisation. Néanmoins, l'étude de la formation du cortex cérébral et l'intégration des neurones dysfonctionnels dans un réseau de neurones matures nécessite l'utilisation d'animaux.

Réduction

Pour réduire le nombre de femelles gestantes utilisées, nous avons choisi de n’utiliser qu’un groupe d’animaux contrôle pour nos deux études. Le nombre minimal d’animaux par groupe a été estimé grâce à un logiciel spécialisé.

Raffinement

Pour limiter au maximum la douleur et la souffrance des animaux, plusieurs mesures de bien-être sont mises en place. Les jeunes souris de moins de 3 semaines restent avec leur mère dans une cage contenant du matériel pour faire un nid. À partir de 3 semaines, les mâles et les femelles sont séparés et placées en petits groupes dans des cages possédant tous les matériaux nécessaires pour qu’ils puissent se cacher et construire un nid. Les animaux sont observés chaque jour par l’expérimentateur et/ou le personnel animalier. Leur comportement, leur état général, leur capacité à manger ainsi que l’état de leur pelage sont vérifiés. Toute anomalie est immédiatement notée dans un registre en ligne accessible aux personnes responsables du bien-être animal, ce qui permet une réaction rapide si nécessaire. Un échange quotidien entre le personnel animalier et l’expérimentateur garantit une prise de décision rapide en cas de problème. Pendant la chirurgie, les souris sont placées sous anesthésie générale et reçoivent un traitement antidouleur avant et après l’intervention. Après l’opération, elles sont surveillées deux fois par jour pendant 72 heures, y compris le week-end. L’équipe vérifie alors que la plaie cicatrise correctement, que l’animal mange bien, reste vif et, pour les adultes, qu’il est capable de reconstruire son nid. Si un signe anormal apparaît, une personne en charge du bien-être animal examine immédiatement l’animal et décide des mesures à prendre, en lien avec le vétérinaire référent. Si malgré ces mesures l’état de l’animal ne s’améliore pas, une mise à mort sera pratiquée de façon rapide et sans douleur, selon les méthodes autorisées. Cette décision est prise par le porteur du projet en accord avec la vétérinaire, ou directement par la vétérinaire si l’instructeur n’est pas disponible.

Choix des espèces

Nous avons choisi d’utiliser la souris car son cerveau présente des similitudes importantes avec celui de l’être humain, ce qui permet d’étudier plus efficacement le développement cérébral. De plus, la majorité de nos expériences en laboratoire ont déjà été réalisées sur des neurones de souris, et notre équipe maîtrise bien les techniques chirurgicales nécessaires chez cet animal. Dans ce projet, nous étudierons trois périodes clés du développement du cerveau : juste après la naissance (entre 0 et 5 jours), pendant la croissance (entre 14 et 21 jours) et à l’âge adulte.

Tuées pour que leur cerveau soit découpé en tranches et observé au microscope, 4 330 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ce volet du projet porte sur une chirurgie d'injection virale de trente minutes à une heure et une implantation d'une à deux heures par animal. Suivent quatre semaines d'électrophysiologie, à raison de deux séances d'une heure par jour au maximum, la tête maintenue immobile, pour observer comment le cortex traite les informations captées par les vibrisses. Le porteur affirme qu'aucun modèle in vitro ou in silico ne peut convenir, le cerveau devant rester "intact" et l'animal éveillé au moment précis de l'attention.

Objectifs

Ce projet cherche à comprendre comment le cerveau perçoit le toucher et localise les objets dans l’espace. Pour cela, nous utilisons les vibrisses très sensibles des souris, qui leur servent à explorer leur environnement, comme nos mains. Nous pensons que certaines zones du cerveau intègrent différentes informations pour adapter la perception tactile selon la situation. Pour tester cette idée, nous observerons l’activité des neurones grâce à l’imagerie et à des enregistrements électriques chez des souris entraînées à effectuer des tâches tactiles. Nous utiliserons aussi des techniques pour activer ou désactiver certains neurones de manière ciblée. Ces recherches pourraient aider à mieux comprendre et traiter certains troubles sensoriels, comme ceux observés dans l’autisme ou chez les personnes amputées. Le projet se déroule dans deux EU.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra une compréhension approfondie des mécanismes cellulaires et des circuits corticaux impliqués dans la perception tactile. Il visera à identifier les contributions spécifiques de différentes populations neuronales — excitatrices, inhibitrices et cholinergiques — ainsi que des systèmes neuromodulateurs dans le traitement de l’information sensorielle. L’étude mettra en évidence la manière dont le cortex somatosensoriel adapte ses calculs en fonction du contexte et des exigences de la tâche, tout en apportant de nouvelles connaissances sur la maturation des circuits corticaux durant les premiers jours de vie. Ceci représentera des nouvelles pistes pour comprendre les hallucinations tactiles : Par exemple, les sensations fantômes chez les amputés ou certains troubles de la perception dans la schizophrénie. Ciblage de circuits spécifiques pour la neuromodulation : À terme, cela pourrait appuyer le développement de traitements personnalisés par stimulation cérébrale ou thérapies ciblées

Procédures

EU1/2 Procédure chirurgicale pour injection de virus : Fréquence: 1 chirurgie par animal, durée: entre 30min et 1H, - procédure chirurgicale avec implantation : Fréquence: 1 chirurgie par animal, durée: entre 1H et 2H EU2/2 Électrophysiologie in vivo sur animal 1H pendant 4 semaines (2 sessions maximum par jour par animal)

Impact sur les animaux

Le stress sera limité avec une habituation progressive à l'expérimentateur. Toutes les procédures ont été régulièrement utilisées en laboratoire. Les expérimentateurs auront une solide expérience dans l'exécution des procédures. Les effets indésirables attendus sur les animaux comprennent: 1/ un risque de douleur durant la chirurgie et douleur aiguë lié à la récupération post-chirurgie implantatoire, ce risque est compensé par l’analgésie. 2/ un risque d'infection lié aux chirurgies et aux implants 3/ un risque de stress à court terme induit par notre paradigme expérimental de tête restreinte

Devenir

Mise à mort pour prélèvement et réalisation de tranches aigues pour l'electrophysiologie ou pour la microscopie

Remplacement

Ce projet vise à comprendre les mécanismes qui sous-tendent une fonction cognitive complexe : l’attention tactile. Le cerveau doit donc être intact pour que les connections entre les différentes aires cérébrales soient maintenues et que nous puissions étudier leur interactions réciproques. De plus, nous étudions les mécanismes neuronaux qui sont engagés au moment précis de l’attention. Le projet ne peut donc se faire que sur des animaux vivants éveillés. Cependant, la tâche comportementale est totalement non douloureuse et non stressante, et la chirurgie sera réalisée sur des souris anesthésiées dont le niveau de souffrance est contrôlé pharmacologiquement. La souris est une espèce de choix pour étudier le système nerveux central des vertébrés, qui fournit des informations largement transférables à l'homme. Par conséquent, aucun des modèles in vitro ou in silico ne peut être utilisé ici

Réduction

La solidité de nos hypothèses de travail vérifiées par nos études précédentes, le caractère innovant des méthodes utilisées (imagerie chronique), ainsi que la qualité de la mise en oeuvre des procédures (basée sur une expertise reconnue de l'expérimentateur) permettront de réduire significativement le nombre d'animaux. Le nombre d'animaux a été déterminé par une approche statistique appropriée

Raffinement

Le bien-être des animaux sera pris en compte tout au long du projet : logement sur des racks ventilés, dans des cages adaptées, enrichissement de l'environnement (matériel de nidification et tunnels) et points limites adaptés pour éliminer ou réduire toute douleur. Nous utilisons des anesthésiques et analgésiques adaptés aux procédures de chirurgie. L'expérimentateur a une forte expérience pour toutes les procédures proposées.

Choix des espèces

La souris est une espèce de choix pour les études sur le système nerveux central des Vertébrés. L’organisation du système central de cette espèce est assez proche de celle de l’homme, ce qui permet une extrapolation des résultats obtenus chez cette espèce à l’espèce humaine pour mieux comprendre les mécanismes cellulaires à l'échelle comportementale. Les propriétés du néocortex de la souris ont de nombreuses similitudes avec le néocortex des autres mammifères, y compris les humains. Cela rend les enseignements tirés de l'étude des tissus de la souris largement transférables à l’homme. Les injections de virus seront réalisées sur des animaux de 0 semaine à 6 mois. Le reste des procédures expérimentales sera réalisé sur des animaux de de plus de 5 semaines ce qui correspond chez cette espèce à l’âge adulte où l’animal est en pleine capacité d’apprentissage. Leur poids et leur taille sont stabilisés, et la taille du cerveau est homogène garantissant ainsi une bonne reproductibilité des sites d'injection et/ou d’implantation.

Opérées une première fois pour recevoir une injection de virus dans le cerveau, puis une seconde pour une implantation d'une à deux heures, 4 330 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour des coupes de cerveau. Pendant quatre semaines, elles subissent jusqu'à deux séances quotidiennes d'enregistrement électrophysiologique d'une heure, la tête maintenue immobile. Le projet porte sur la façon dont le cortex traite les informations tactiles captées par les vibrisses. Le porteur qualifie la tâche comportementale de "totalement non douloureuse et non stressante" tout en listant une douleur aiguë après la chirurgie d'implantation, un risque d'infection lié aux implants et un stress dû à la contention de la tête.

Objectifs

Ce projet cherche à comprendre comment le cerveau perçoit le toucher et localise les objets dans l’espace. Pour cela, nous utilisons les vibrisses très sensibles des souris, qui leur servent à explorer leur environnement, comme nos mains. Nous pensons que certaines zones du cerveau intègrent différentes informations pour adapter la perception tactile selon la situation. Pour tester cette idée, nous observerons l’activité des neurones grâce à l’imagerie et à des enregistrements électriques chez des souris entraînées à effectuer des tâches tactiles. Nous utiliserons aussi des techniques pour activer ou désactiver certains neurones de manière ciblée. Ces recherches pourraient aider à mieux comprendre et traiter certains troubles sensoriels, comme ceux observés dans l’autisme ou chez les personnes amputées. Le projet se déroule dans deux EU.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra une compréhension approfondie des mécanismes cellulaires et des circuits corticaux impliqués dans la perception tactile. Il visera à identifier les contributions spécifiques de différentes populations neuronales — excitatrices, inhibitrices et cholinergiques — ainsi que des systèmes neuromodulateurs dans le traitement de l’information sensorielle. L’étude mettra en évidence la manière dont le cortex somatosensoriel adapte ses calculs en fonction du contexte et des exigences de la tâche, tout en apportant de nouvelles connaissances sur la maturation des circuits corticaux durant les premiers jours de vie. Ceci représentera des nouvelles pistes pour comprendre les hallucinations tactiles : Par exemple, les sensations fantômes chez les amputés ou certains troubles de la perception dans la schizophrénie. Ciblage de circuits spécifiques pour la neuromodulation : À terme, cela pourrait appuyer le développement de traitements personnalisés par stimulation cérébrale ou thérapies ciblées

Procédures

EU1/2 Procédure chirurgicale pour injection de virus : Fréquence: 1 chirurgie par animal, durée: entre 30min et 1H, - procédure chirurgicale avec implantation : Fréquence: 1 chirurgie par animal, durée: entre 1H et 2H EU2/2 Électrophysiologie in vivo sur animal 1H pendant 4 semaines (2 sessions maximum par jour par animal)

Impact sur les animaux

Le stress sera limité avec une habituation progressive à l'expérimentateur. Toutes les procédures ont été régulièrement utilisées en laboratoire. Les expérimentateurs auront une solide expérience dans l'exécution des procédures. Les effets indésirables attendus sur les animaux comprennent: 1/ un risque de douleur durant la chirurgie et douleur aiguë lié à la récupération post-chirurgie implantatoire, ce risque est compensé par l’analgésie. 2/ un risque d'infection lié aux chirurgies et aux implants 3/ un risque de stress à court terme induit par notre paradigme expérimental de tête restreinte

Devenir

Mise à mort pour prélèvement et réalisation de tranches aigues pour l'electrophysiologie ou pour la microscopie

Remplacement

Ce projet vise à comprendre les mécanismes qui sous-tendent une fonction cognitive complexe : l’attention tactile. Le cerveau doit donc être intact pour que les connections entre les différentes aires cérébrales soient maintenues et que nous puissions étudier leur interactions réciproques. De plus, nous étudions les mécanismes neuronaux qui sont engagés au moment précis de l’attention. Le projet ne peut donc se faire que sur des animaux vivants éveillés. Cependant, la tâche comportementale est totalement non douloureuse et non stressante, et la chirurgie sera réalisée sur des souris anesthésiées dont le niveau de souffrance est contrôlé pharmacologiquement. La souris est une espèce de choix pour étudier le système nerveux central des vertébrés, qui fournit des informations largement transférables à l'homme. Par conséquent, aucun des modèles in vitro ou in silico ne peut être utilisé ici

Réduction

La solidité de nos hypothèses de travail vérifiées par nos études précédentes, le caractère innovant des méthodes utilisées (imagerie chronique), ainsi que la qualité de la mise en oeuvre des procédures (basée sur une expertise reconnue de l'expérimentateur) permettront de réduire significativement le nombre d'animaux. Le nombre d'animaux a été déterminé par une approche statistique appropriée

Raffinement

Le bien-être des animaux sera pris en compte tout au long du projet : logement sur des racks ventilés, dans des cages adaptées, enrichissement de l'environnement (matériel de nidification et tunnels) et points limites adaptés pour éliminer ou réduire toute douleur. Nous utilisons des anesthésiques et analgésiques adaptés aux procédures de chirurgie. L'expérimentateur a une forte expérience pour toutes les procédures proposées.

Choix des espèces

La souris est une espèce de choix pour les études sur le système nerveux central des Vertébrés. L’organisation du système central de cette espèce est assez proche de celle de l’homme, ce qui permet une extrapolation des résultats obtenus chez cette espèce à l’espèce humaine pour mieux comprendre les mécanismes cellulaires à l'échelle comportementale. Les propriétés du néocortex de la souris ont de nombreuses similitudes avec le néocortex des autres mammifères, y compris les humains. Cela rend les enseignements tirés de l'étude des tissus de la souris largement transférables à l’homme. Les injections de virus seront réalisées sur des animaux de 0 semaine à 6 mois. Le reste des procédures expérimentales sera réalisé sur des animaux de de plus de 5 semaines ce qui correspond chez cette espèce à l’âge adulte où l’animal est en pleine capacité d’apprentissage. Leur poids et leur taille sont stabilisés, et la taille du cerveau est homogène garantissant ainsi une bonne reproductibilité des sites d'injection et/ou d’implantation.

392 souris vont être utilisées, chacune subissant une chirurgie du cerveau de vingt à trente minutes pour l'injection d'un vecteur viral, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie d'entre elles reçoit ensuite cinq injections de cocaïne en sept jours, puis passe des tests comportementaux que le RNT ne nomme pas. Toutes sont tuées pour des prélèvements post-mortem. Le bénéfice avancé se limite à une meilleure compréhension des bases moléculaires de l'addiction, quand la perte de poids, la douleur et l'hypothermie liées à la chirurgie du cerveau sont, elles, décrites comme attendues.

Objectifs

L’addiction à la cocaïne est un enjeu majeur de santé publique. A ce jour, il n’existe aucun traitement ayant reçu l’approbation des agences de santé. Un enjeu majeur de la recherche est l’identification de marqueurs biologiques spécifiques de l’addiction. Au moyen d’un modèle rongeur pertinent, nous avons identifié de tels des marqueurs au niveau moléculaire. Pour comprendre comment ces marqueurs contribuent à un comportement d'addiction, nous mettons en œuvre un projet qui vise à manipuler ces marqueurs et d’en étudier les conséquences moléculaires et comportementales.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus sont une meilleure compréhension des bases moléculaires des mécanismes addictifs de la cocaïne. Ces travaux entrent dans le cadre de la recherche sur les mécanismes neurobiologiques de l’addiction à la cocaïne, une des rares addictions, à ce jour, à ne pas bénéficier de thérapies approuvées.

Procédures

Les animaux du projet seront soumis à une chirurgie pour l’injection d’un vecteur viral. La chirurgie cérébrale dure 20 à 30 minutes, sous anesthésie gazeuse, sous antalgique et sur couverture chauffante. La récupération post-opératoire prend environ 60 minutes. Une partie des animaux recevra également 5 injections de cocaïne de faible dose, une par jour au plus, sur une période de 7 jours.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont celles associées à la chirurgie cérébrale : une perte de poids modérée, un accroissement temporaire de la mobilité, une douleur modérée, une légère hypothermie, dans des conditions où toutes les mesures sont prises pour réduire douleur, hypothermie (couverture chauffante) et risque d’infections (asepsie, anesthésie, analgésie anti-inflammatoire, suivi post-opératoires), ainsi que les nuisances associées à la piqûre d’aiguille pour l’injection intrapéritonéale de cocaïne / saline qui entraine une douleur légère de courte durée. Enfin, de façon générale, les nuisances peuvent être celles associées aux manipulations réalisées lors des études comportementale qui ne génèrent pas de douleur mais peuvent initialement, par leur caractère nouveau, engendrer stress et inconfort rapidement éteints par la répétitivité, mais aussi prévenus par une habituation répétée à la manipulation et à l’expérimentateur.

Devenir

A l'issue des deux procédures, les animaux seront mis à mort pour réaliser des prélèvements post-mortem d'échantillons biologiques pour analyse.

Remplacement

Le comportement d’addiction met en jeu des mécanismes psychopharmacologiques complexes qui ne peuvent pas être appréhendés par des modèles ex vivo. C’est par des modèles comportementaux complexes que nous avons pu identifier des marqueurs moléculaires spécifiques d’une prise mal-adaptée de drogue. Dans la continuité, seul le modèle animal permet d’étudier les bases moléculaires et cellulaires cérébrales sous-jacentes.

Réduction

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

Raffinement

Les animaux sont hébergés en cycle inversé. Le comportement des animaux est étudié alors qu’ils sont actifs (animaux nocturnes) et leur phase de sommeil est ainsi respectée. Ils sont hébergés collectivement dans des cages transparentes. L’environnement est enrichi par des carrés de cellulose favorisant la construction de nids. Les paramètres environnementaux sont contrôlés en permanence. Les animaux sont observés une fois par jour, week-ends compris. Les animaux sont pris en main de façon appropriée pour éviter la sensation stressante du vide. Les animaux sont habitués aux manipulations. La chirurgie est réalisée sous anesthésie générale et sur couverture chauffante. La douleur post-opératoire est gérée avec les molécules antalgiques et anti-inflammatoires les plus adaptées. Les périodes post-opératoires font l’objet d’un suivi spécifique et d’un traitement antalgique/anti-inflammatoire. Un vétérinaire est présent dans la structure et est sollicité quand la situation le requiert.

Choix des espèces

Compte tenu des questions que nous posons, il est nécessaire d’utiliser une espèce mammifère dont le développement des réseaux neuronaux permet l’expression d’un comportement aussi complexe que la prise de drogue. Or il a été montré un continuum entre les mécanismes psychologiques et biologiques des processus de récompense entre le rongeur et l’homme, et ces processus sont à la base des mécanismes étudiés dans ce projet. Nous utilisons ici des souris génétiquement modifiées adaptées aux questions posées.