Système nerveux

Pour observer comment se forment les circuits inhibiteurs du cortex visuel, 960 souris génétiquement modifiées vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Une partie des souriceaux reçoit une injection dans le cerveau, puis une plaque métallique est fixée sur leur crâne par chirurgie. Les animaux vivent ensuite en cage avec cet implant et sont immobilisés par la tête, éveillés, jusqu'à trente-deux séances d'une heure trente réparties sur trois mois. Une partie est tuée pour des analyses post-mortem, les autres sont proposées en don à d'autres équipes ou tuées faute de pouvoir être réutilisées en raison de leur modification génétique.

Objectifs

Notre projet de recherche cherche à comprendre comment se développent les réseaux inhibiteurs, ces circuits neuronaux qui régulent l'activité du cerveau, dans les régions responsables du traitement de la vision. Ces circuits sont composés de neurones particuliers, appelés interneurones, qui ont pour rôle de moduler l'activité cérébrale en empêchant une excitation excessive. Ils sont essentiels pour assurer un traitement équilibré et précis des informations visuelles. Nous étudierons chez des souris génétiquement modifiées comment ces réseaux inhibiteurs se forment et se connectent pendant le développement, en particulier dans le cortex visuel primaire, une région clé pour interpréter ce que nous voyons. Notre hypothèse est que le bon développement de ces réseaux est crucial pour que le cerveau puisse analyser les images de manière stable et cohérente. En comprenant mieux la manière dont ces circuits se construisent, nous espérons aussi mieux cerner certains troubles du développement cérébral, comme ceux liés à l'autisme ou à la schizophrénie, où l'équilibre entre excitation et inhibition est souvent perturbé.

Bénéfices attendus

Les maladies cérébrales ont un impact profond sur la santé des individus, affectant leur autonomie, leur éducation, leur capacité à travailler, leur mobilité ainsi que leurs relations sociales. Elles représentent ainsi un lourd fardeau à la fois humain, social et économique. Il est donc essentiel de mieux comprendre les propriétés fondamentales qui régissent la force, la dynamique, l’organisation spatiale, la localisation anatomique et la composition moléculaire des connexions synaptiques entre types neuronaux spécifiques, tant dans des conditions normales que pathologiques. Nous faisons l’hypothèse que de nombreux troubles cognitifs et psychiatriques, tels que la schizophrénie, l’autisme, la dépression, ou encore certaines formes de douleur chronique, trouveraient leur origine dans un dysfonctionnement des circuits du néocortex. Toutefois, les mécanismes précis du fonctionnement normal de ces circuits, ainsi que les altérations qui surviennent dans ces pathologies, restent encore largement inconnus. Par le biais de nos recherches, nous visons à combler ces lacunes fondamentales. En utilisant des modèles animaux génétiquement modifiés, nous serons en mesure de cibler des types cellulaires et des réseaux neuronaux spécifiques. Cela nous permettra d’élaborer un cadre physiopathologique robuste pour mieux comprendre les maladies du cerveau, avec pour objectif à long terme de développer de nouvelles approches thérapeutiques et d'améliorer la prise en charge des patients. En comprenant mieux la manière dont ces circuits se construisent, nous espérons aussi mieux cerner certains troubles du développement cérébral, comme ceux liés à l'autisme ou à la schizophrénie, où l'équilibre entre excitation et inhibition est souvent perturbé.

Procédures

Un petit prélèvement du bout de la queue sera fait sur une partie des jeunes animaux vigiles (1 fois, moins d’1min) afin de connaitre leur patrimoine génétique. Une partie des souriceaux recevra une injection dans une zone du cerveau (1 fois, durée 5minutes environ) sous anesthésie générale. Ces animaux auront au minimum 9 jours après une implantation d’un dispositif sur leur tête lors d’une procédure chirurgicale, sous anesthésie générale et analgésie adaptée (1 fois, durée 1h maximum). Ils seront ensuite habitués au dispositif expérimental pendant 5 jours, avec 1 à 2 sessions quotidiennes en commençant par quelques minutes et en augmentant progressivement jusqu'à 1h30 maximum. L’habituation pourra être prolongée d’1 semaine si nécessaire, soit 20 sessions maximum par animal avec 1h30 maximum par session. Des enregistrements quotidiens de 1h30 sont effectués ensuite, sur animal vigile, pendant 4 jours consécutifs, pendant 3 mois avec 1 semaine de repos entre chaque période d’enregistrements de 2 semaines, soit 32 sessions maximum par animal avec 1h30 maximum par session. Tous les animaux seront euthanasiés par une méthode réglementaire.

Impact sur les animaux

Les animaux pourront ressentir un stress dû aux manipulations et contentions nécessaires au cours du projet. Pour connaitre le patrimoine génétique des animaux nous prélèverons un petit fragment de la queue pouvant générer une brève et légère douleur. Pour la biopsie caudale, il y a un risque de saignement. L’injection intracérébrale chez les souriceaux est associée à un risque d’hémorragie et un risque de rejet de la portée par la mère. L'implantation d'une plaque métallique sur la tête des animaux pour l'imagerie biphotonique nécessite une procédure chirurgicale qui est associée à un risque de douleur et d’inconfort pendant quelques jours ainsi qu’un risque d’infection. Cette chirurgie implique une anesthésie générale qui entrainera un risque d’hypothermie, de sécheresse oculaire et de dépression cardiorespiratoire. De plus, après l'implantation de la plaque métallique, l'animal devra vivre dans la cage avec cette plaque métallique sur la tête, ce qui peut provoquer une gêne due à l’encombrement et limiter son comportement habituel, il existe également un risque rare de perte de l’implant. Afin d'imager l'animal sous un éclairage à deux photons, les animaux seront éveillés mais leur tête sera immobilisée, ce qui limitera les mouvements de la tête et génèrera un stress pour les animaux.

Devenir

À la fin des procédures, une partie des animaux sera euthanasiée afin de réaliser des analyses post-mortem et les autres seront proposés en dons à d’autres équipes ou euthanasiés car ils ne pourront pas être réutilisés en raison de leur modification génétique spécifique.

Remplacement

Il n’y a malheureusement pas d’alternatives à l’utilisation d’animaux pour ces expériences, car l'objectif est de découvrir le fonctionnement de zones spécifiques dans le cerveau intact. Il s'agit d'une question empirique qui nécessite l'examen de circuits intacts pour y répondre. Il n'existe aucune lignée cellulaire qui récapitule avec précision la physiologie neuronale des animaux, et comme nos expériences étudient les interconnexions entre les neurones qui se produisent dans le cerveau intact, ces expériences ne seraient pas possibles en culture cellulaire. Il est important de noter que notre projet scientifique global comporte une composante alternative à l’expérimentation animale : l’analyse de modèles in silico (création d’un modèle numérique du circuit neuronal étudié incluant les résultats de notre caractérisation expérimentale). Ce modèle sera diffusé publiquement et constituera une alternative à l’expérimentation animale pour l’étude du rôle fonctionnel de certaines cellules cérébrales spécifiques.

Réduction

Le nombre total d'animaux impliqués dans ce projet (960) est calculé en tenant compte des mesures de réduction. Le nombre d'animaux utilisés dans les procédures sera réduit en effectuant différentes procédures sur un seul animal : les animaux recevront des injections virales puis participeront à l’imagerie afin de maximiser les mesures longitudinales multiples sur un même animal. Nos compétences chirurgicales permettront également de réduire le nombre de complications chez les animaux et de minimiser les dommages durables. En outre, notre expertise dans l'entraînement des animaux à être fixées par la tête dans l'installation d'imagerie réduira également la variabilité et, dans une large mesure, les nombres globaux nécessaires pour obtenir une signification statistique dans les cohortes. Enfin, notre choix de la taille de l'échantillon est basé sur des études précédentes et est cohérent avec ceux généralement employés dans le domaine. La taille réelle de l'échantillon dépendra de la variabilité de la lecture biologique. Il sera nécessaire de procéder à des tests statistiques pour une interprétation fiable des résultats. Il est également important de noter que le projet comporte un plan de partage de données. Les données expérimentales seront disponibles en libre accès sur la plateforme https:ebrains.eu (la plateforme de partage de données neuroscientifiques financées par l’U.E.) ce qui permettra à d’autres équipes de profiter de ces données, leur évitant ainsi de reproduire ces expériences, et réduira donc le nombre d’animaux utilisés à terme.

Raffinement

Les animaux seront hébergés dans des conditions conformes à la réglementation en vigueur pour l’espèce. Les conditions d'élevage et d'hébergement (enrichissement de l'environnement avec des carrés de coton, bâtonnet de bois à ronger et maison) sont mises en œuvre afin d'accroître autant que possible le bien-être des animaux. Les animaux seront observés quotidiennement. En cas d’anomalie celle-ci sera gérée en collaboration avec la structure chargée du bien-être animal et le vétérinaire qui apportent conseils et recommandations pour assurer une prise en charge adaptée de l’animal. Le prélèvement pour connaitre le patrimoine génétique des animaux sera le plus petit possible et réalisé sur de jeunes animaux (cicatrisation rapide). Nous nous assurerons de la bonne reprise en charge des petits par leur mère immédiatement après le geste et environ 30 minutes après. La chirurgie stéréotaxique sera effectuée sous anesthésie générale et des analgésiques seront administrés avant et après l’intervention pour limiter la douleur. Nous maintiendrons la température des animaux au cours de toute la durée de l’anesthésie pour éviter toute hypothermie. Un soutien nutritionnel et hydrique ainsi qu’une surveillance étroite seront mis en place à la suite des chirurgies pour s’assurer de la bonne récupération des animaux. Pour les séances d’imagerie tête fixée, afin de réduire le stress, nous prévoyons d'effectuer entre 1 et 2 semaines d'habituation des animaux au dispositif de fixation de la tête. Nous ajusterons également la surface du disque rotatif pour faciliter une bonne prise pour les animaux et réduire l'inconfort. Et enfin nous prévoirons des périodes de repos entre les sessions d’imagerie, par exemple 3 jours de repos par semaine et 1 semaine de repos toutes les 2 semaines. Des points limites sont définis et seront respectés pour éviter toute souffrance animale.

Choix des espèces

Les propriétés de base des microcircuits de cellules du cerveau chez la souris sont similaires à celles des autres mammifères, y compris l'homme, ce qui rend les résultats obtenus avec un tel modèle éventuellement transposables à la médecine humaine. Actuellement, seuls les modèles murins nous permettent de visualiser les types de cellules spécifiques que nous étudions. Les souris peuvent être génétiquement modifiées révélant ainsi la fonction de gènes spécifiques. Le développement du cerveau chez la souris est très bien caractérisé, ce qui facilite les études anatomiques et fonctionnelles. Dans ce projet, nous prévoyons d'étudier les mécanismes cellulaires aux stades précoces et tardifs du développement. C'est pourquoi nous prévoyons d'utiliser des animaux dès leur naissance et jusqu'à plusieurs mois.

Des femelles au dernier tiers de gestation sont opérées trente minutes sous anesthésie, leurs embryons recevant une injection que le porteur décrit comme sans lésion ni nuisance à ce stade. 100 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré, toutes tuées, une partie par injection d'un fixateur sous anesthésie, pour prélèvement de tissus et analyses histologiques. D'autres animaux reçoivent un vecteur de thérapie génique sous anesthésie, l'objet étant de choisir le sérotype et la dose de virus pour de futurs essais visant les troubles du neurodéveloppement. Le porteur annonce des chirurgies sur deux souris par condition et des injections de virus sur des groupes de trois, sans analyse statistique ni test de puissance, et sans expliquer comment ces groupes conduisent à cent animaux.

Objectifs

La connaissance des mécanismes impliqués dans le développement de réseaux neuronaux fonctionnels est essentielle pour comprendre l’origine des troubles du neurodéveloppement (TDNs), des atteintes du développement cognitif ou fonctionnel du cerveau ayant un impact important sur la vie des patients. Il est estimé que près d’une naissance sur 6 est concernée par un trouble du neurodéveloppement, et les options thérapeutiques restent dans la majorité des cas limitées. Ce projet, qui se déroulera dans deux établissements utilisateurs, s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche translationnelle, conduit chez la souris, qui constitue des essais préliminaires à visée thérapeutique. D’abord, nous testerons les fonctions neuronales d'un gène identifié comme un régulateur du trafic de membranes intracellulaires. In vitro, ce gène a un effet sur la pousse neuronale, dont la prédiction serait qu'elle module la connectivité cérébrale. Dans le cadre d’une approche translationnelle, il a développé des molécules interférantes qui bloquent la fonction de ce gène in vitro. Nous testerons l'effet de ces molécules in vivo. Dans un second temps, nous ferons la mise au point de virus vecteurs pour un futur projet de thérapie génique. Notre objectif sera de tester des virus contrôle, afin de sélectionner le sérotype et la dose de virus adaptés à de futurs essais thérapeutiques. A terme, le sérotype de virus sélectionné nous permettra d’exprimer les molécules d’intérêt dans des populations de neurones ciblées.

Bénéfices attendus

Les résultats de ces travaux permettront de comprendre les fonctions d’un gène impliqué dans le développement cérébral. Les outils développés dans ce projet seront la base d’études précliniques qui à terme pourront aboutir à la composition de thérapies ciblées pour le système nerveux.

Procédures

Dans l'EU1 : Les animaux inclus dans ce projet subiront entre une et trois injections d’analgésiques (durée contention/injection : 10 secondes par animal par injection). Certaines femelles subiront une chirurgie avec réveil, sous anesthésie et en respectant les règles d’analgésie et d’asepsie chirurgicale. La chirurgie dure environ 30 minutes et sera réalisée une seule fois. La procédure peut entraîner une douleur et du stress dans les heures suivant la chirurgie. Des animaux subiront une injection d’un vecteur de thérapie génique, une seule fois, sous anesthésie. Dans l'EU2 : Certains animaux seront mis à mort par injection d'un fixateur, sous anesthésie et analgésie (durée 3 minutes).

Impact sur les animaux

Certains animaux subiront une procédure chirurgicale, sous anesthésie générale et analgésie, qui peut entraîner une douleur le temps de la cicatrisation. Certains animaux subiront une injection au stade embryonnaire qui n'entraine aucune lésion ou nuisance chez les embryons à cet âge. Certains animaux recevront une injection de virus, une seule fois, qui entraînera un léger stress au moment de l’injection.

Devenir

Les animaux seront mis à mort pour prélèvement de tissus et analyses histologiques

Remplacement

Ce projet a pour objectif de caractériser les changements de connectivité cérébrale lors de la modulation d'un gène dont les fonctions ont été étudiées au préalable in vitro. Il est à présent nécessaire de tester l’effet de ce gène in vivo afin de valider les conséquences sur le ciblage des connexions neuronales, qui ne peut être reproduit in vitro en raison de la complexité cérébrale et de la diversité des types neuronaux impliqués. Dans l’état actuel des connaissances scientifiques, les étapes de développement du cortex cérébral et la mise en place des circuits neuronaux ne peuvent être modélisées entièrement in vitro. L’étude de circuits corticaux nécessite d’avoir recours à un animal possédant une structure corticale et par conséquent empêche le remplacement par un modèle invertébré. De même, nous souhaitons tester la distribution d’un virus pour la thérapie génique, ce qui ne peut être reproduit fidèlement in vitro (effet de la circulation et des barrières sang-cerveau, entre autres).

Réduction

Dans ce projet, nous limiterons le nombre d’animaux au strict minimum pour atteindre les résultats scientifiques et faire la preuve de concept de l’efficacité de nos approches en vue d’applications précliniques ultérieures. Il n’y aura pas d’analyse statistique et pas de test de puissance réalisé au préalable. Les chirurgies seront réalisées sur deux souris par condition, ce qui est le nombre minimum pour nous assurer de la reproductibilité des résultats sur deux expériences indépendantes. Les injections de virus seront réalisées sur des groupes de trois souris, ce qui est le nombre minimum pour nous assurer de résultats interprétables (en cas de variabilité d’un animal à l’autre). Nous commencerons par la dose la plus faible de virus, si celle-ci donne satisfaction, nous n’aurons pas besoin de réaliser la dose la plus importante.

Raffinement

Pour l'ensemble des procédures, nous avons défini des points limites prédictifs et précoces afin de prédire au mieux et le plus tôt possible des manifestations conduisant à la mise en place de traitements ou à l’arrêt de la procédure. La procédure chirurgicale est bien maîtrisée par les expérimentateurs et sera réalisée uniquement par un chercheur expérimenté. Un recours à l’analgésie péri-opératoire, ainsi qu’à une analgésie post-opératoire (calibrée par rapport à une grille d’évaluation de la douleur) nous permettra de limiter le stress et la douleur. Les mises à mort pourront se dérouler dans un autre EU, dans ce cas le transport des animaux est rapide puisque les deux établissements utilisateurs sont dans le même bâtiment. Les animaux seront placés dans une cage de transport adaptée et pris en charge immédiatement à leur arrivée afin de limiter le stress lié à un nouvel environnement. Les animaux seront traités individuellement, pendant que le reste de la portée sera isolée dans un portoir ventilé qui procure une isolation visuelle, acoustique et olfactive.

Choix des espèces

L’architecture du cerveau de la souris est très proche de l’architecture du cerveau humain dans sa structure et son fonctionnement. Le modèle murin est un modèle animal reconnu dans le cadre des études des pathologies neurodéveloppementales tels l’autisme et/ou les déficiences mentales. Les outils moléculaires que nous allons tester sont adaptés à la souris. La chirurgie se fera chez des femelles au 3ème tiers de la gestation chez la souris, qui est le stade auquel le développement cérébral a lieu chez la souris. Cette procédure est parfaitement standardisée au laboratoire. L’injection de virus sera faite dans des animaux jeunes adultes, entre 8 et 14 semaines. Il n’est pas attendu d’incidence de l’âge sur la distribution des virus. Le stade jeune adulte correspond à une cible thérapeutique potentielle à terme pour les maladies neuropsychiatriques.

4 003 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré, certaines femelles gestantes subissant une laparotomie de quarante-cinq minutes suivie d'injections toutes les douze heures pendant deux jours en cas de douleur. Des nouveau-nés sont injectés directement dans le cerveau. Les souris menées jusqu'à l'âge adulte passent trois tests cognitifs de vingt minutes sur une à trois semaines, avant une chirurgie terminale sans réveil par perfusion, l'objet étant de savoir comment une réaction allergique induite après la naissance modifie les plexus choroïdes et le développement du cerveau. Le porteur justifie les effectifs par des groupes de cinq à sept animaux répétés en triplicat sur cinq stades de développement, sans détailler comment on parvient à 4 003 animaux.

Objectifs

Le cerveau a longtemps été considéré comme virtuellement séparé des autres organes et de la circulation sanguine. Pourtant, cette dernière décennie a vu l'émergence du concept selon lequel la fonction cérébrale est façonnée par divers facteurs biologiques, notamment par les cellules immunitaires. Parallèlement, certaines barrières du cerveau ont été identifiées comme des interfaces de dialogue croisé actif entre la périphérie et le cerveau, plutôt que comme des tissus barrières inertes.

Bénéfices attendus

Cette analyse permettra de mieux comprendre comment la mise en place physiologique du système immunitaire après la naissance façonne le développement de la fonction cérébrale via les cellules étudiées. Plus particulièrement, le but de notre projet est d’identifier comment une réaction inflammatoire de type allergique au cours du développement post-natal, modifie la physiologie des cellules étudiées, altère la composition de certains tissus et entraîne l’apparition de maladies neurodéveloppementales. Cette étude devrait permettre une meilleure compréhension de la biologie de cette interface barrière que sont les cellules étudiées et qui reste encore très peu étudiée, particulièrement au cours du développement après la naissance. Cette analyse permettra d’identifier les facteurs produits par les cellules étudiées et potentiellement impliqués dans la modulation de l’activité cérébrale au cours d’une réponse de type allergique et favoriser à terme la mise au point d’immunothérapie permettant de mieux lutter contre les maladies neurodéveloppementales.

Procédures

Une injection (quelques secondes) sera réalisée aux souris 16h avant une autre injection (quelques secondes). Une laparotomie sur femelles gestantes (environ 45 min de chirurgie) sera réalisée sous. A leur réveil, de nouvelles injections seront réalisées 6h après l’intervention puis toutes les 12h pendant 48h en cas de douleur. 1 à 3 injections de quelques secondes seront réalisées en l’espace de 24h. Sur certains des animaux une injection supplémentaire de quelques secondes aura été réalisée 6 jours auparavant. Les animaux maintenus jusqu’à l’âge adulte seront testés pour leur capacité cognitive (30min-1h/jour). Trois tests de 20min chacun seront réalisés, à raison d’un test maximum/jour sur une période d’1 à 3 semaines. A la fin de la procédure, dans les heures suivants la dernière injection ou plusieurs semaines plus tard, la procédure s’achèvera par une dernière injection. Des injections dans le cerveaux des nouveaux nés seront réalsiées. Une chirurgie terminale sans réveil sera réalisée (perfusion).

Impact sur les animaux

Les injections en elles-mêmes pourront causer un peu de stress aux animaux mais peu ou pas de douleur. L’induction d’une inflammation de type allergique par les molécules injectées pourront augmenter le niveau d’anxiété des animaux dans la première demi-heure après injection ainsi qu’une légère hypothermie avant de revenir à la normale au bout d’une heure. Les chirurgies pourront s’accompagner d’une douleur légère à modérée pendant 4 à 5 jours, d’un inconfort et d’une légère augmentation du stress des animaux. Les tests comportementaux réalisés sur animaux adultes entraineront peu ou pas de stress.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort par à la fin de chaque procédure soit pour la dissection des tissus afin de répondre aux questions scientifiques posées dans cette proposition, soit car les effets de la procédure que les animaux ont subie pourraient potentiellement introduire une variabilité indésirable/confondre les résultats de toute étude ultérieure.

Remplacement

Notre but est d’étudier comment certaines cellules agissent sur le développement du cerveau après la naissance. Le recours à l’animal est nécessaire car il n’existe aucun système in vitro qui puisse reproduire la complexité cellulaire de l’interface barrière du cerveau que nous étudions : les cellules étudiées sont en effet composées de plusieurs types cellulaires et tissus en intéraction. De plus, la fonction sécrétrice de l’épithélium des cellules étudiées est modulée par l’activation des cellules que nous cherchons à étudier varie avec l’âge et la réponse immunitaire locale et périphérique, et est spécifique de la première semaine après la naissance et ne peut être reproduites et étudiée in vitro.

Réduction

Le nombre d’animaux prévu dans ce projet se base sur notre précédente expérience et des tests statistiques. Un des tissus étudiés est très petit et ne peut être utilisé que pour une seule analyse à la fois. Les analyses de la composition d’autres tissus et zones d’intérêt du cerveau pourront cependant être réalisées sur les même animaux qui auront au préalable été impliqués dans des tests de comportement (animaux maintenus jusqu’à l’âge adulte). Nous prévoyons pour chaque groupe de souris nouveau-nées 5 animaux par analyse, et 7 animaux adultes pour les tests de comportement, mâles et femelles. Des tripliquas d’expérience seront réalisés, à l’exception de certaines analyses pour lesquelles nous avons observé que 5 animaux par groupe permettaient l’acquisition de résultats significativement solides. Certaines études seront réalisées en comparant 5 stades de développement (5 variables). Les effectifs proposés (5x3 individus par groupe) devraient nous permettre d'obtenir des résultats significatifs pour des tailles d'effet forte à très forte. L’étude de certains effets sur l’activité du cerveau sera réalisée selon les cas en comparant 2 variables (5x3 individus par groupe seront néecessaires) ; en comparant 4 variables et 6 variables (5x3 individus par groupe nouveaux nés ou 7x3 individus par groupe adulte seront nécessaires).

Raffinement

Les procédures décrites visent à réduire autant que possible le mal-être animal. Des points limites spécifiques et précoces sont appliqués pour chaque protocole, pour l’ensemble des protocoles de chirurgies sous anesthésie, et nous rechercherons à minimiser la douleur par injection d’antalgiques, ajout de gel hydrique, par un réchauffement continu des animaux, et par des solutions de réhydratation maintenues à la température corporelle. Nous renforcerons également l’enrichissement des cages. Nous surveillerons l’utilisation des cotons, et l’état de la nidification le cas échéant sous les dômes en carton.

Choix des espèces

La souris est l'espèce la plus utilisée en laboratoire pour l’étude des fonctions cognitives car de nombreuses lignées sont disponibles et est génétiquement modifiable. Elle est facile à élever et ses grandes capacités de reproduction facilitent les études sur embryons et nouveau-nés. La souris permet également l’analyse des capacités cognitives au cours d’expériences comportementales. L’ensemble de ces avantages permet, en utilisant ce modèle, de répondre rapidement aux questions scientifiques posées. Ce modèle permet de travailler avec la meilleure efficacité́ possible tout en offrant une représentation certes imparfaite mais néanmoins proche de la physiologie humaine. Le nombre des cellules étudiées évoluant après la naissance, nous étudierons leur phénotype à différentes périodes du développement post-natal, de la naissance à l’âge du sevrage : P0/P1, P6, P10, P15 et P21. Le phénotype induit par nos expériences n’est analysable qu’au minimum 6-7 jours après injection. Afin d’étudier l’effet sur le développement du cerveau, nous injecterons des souris embryonnaires au stade E14-15 afin d’en étudier les effets chez les souris âgées de 0 à 2 jours, puis chez l’adulte enfin d’en étudier les effets à long terme sur la fonction cognitive.

76 souris seront transférées vers un autre projet, le porteur estimant le stress subi ici négligeable, et les autres seront tuées pour analyse de leurs tissus. 166 souris vont être utilisées au total, 52 dans des procédures d'un niveau de souffrance léger et 114 dans des procédures modérées. Certaines sont opérées pendant deux heures à deux heures trente puis reçoivent trois injections, d'autres tiennent le rôle de souris stimulus et restent enfermées sous une coupelle pendant quatre séances de dix minutes, immobilisées, pendant qu'une congénère est observée. L'objet déclaré est de comprendre les bases neurobiologiques des difficultés sociales dans un modèle murin d'autisme, un travail que le porteur relie à l'inclusion des personnes neurodivergentes dans la société.

Objectifs

L’autisme est une condition neurodéveloppementale qui touche environ 3 % des enfants. Les déficits de la cognition sociale en constituent l’une des caractéristiques fondamentales et incluent, par exemple, une difficulté à accorder une importance appropriée aux signaux sociaux. Ce projet a pour objectif de mieux comprendre les bases neurobiologiques de ces altérations, afin de favoriser une compréhension approfondie de ces troubles et de proposer des approches thérapeutiques susceptibles d’améliorer la cognition sociale ainsi que l’intégration des personnes autistes dans la société.

Bénéfices attendus

L’autisme touche environ un enfant sur 31. Il s’agit d’une condition permanente ayant un impact significatif sur l’intégration sociale, professionnelle et éducative tout au long de la vie des personnes concernées. Une meilleure compréhension des modifications neurobiologiques à l’origine des difficultés spécifiques rencontrées par les personnes autistes pourrait conduire à de nouvelles approches thérapeutiques visant à atténuer les symptômes ou à en améliorer la prise en charge. Ces interventions pourraient avoir un effet positif sur la qualité de vie des personnes autistes ainsi que sur celle de leurs familles. Ce projet s’intéresse aux déficits en communication sociale, qui constituent l’une des caractéristiques diagnostiques principales de cette condition. Il offre ainsi l’opportunité de mieux comprendre l’autisme et de contribuer à l’enrichissement des connaissances sur la manière dont notre société peut devenir plus inclusive et accueillante envers les personnes neurodivergentes.

Procédures

Les animaux seront soumis à un test comportemental d’une durée de 22 minutes. Certains d’entre eux subiront une intervention chirurgicale d’une durée comprise entre 2 heures et 2 h 30, ainsi que des injections répétées (trois injections d’environ 20 secondes chacune). Par ailleurs, certains animaux seront confinés dans une coupelle pendant le test, pour un maximum de quatre séances de 10 minutes chacune, soit un temps total maximal de 40 minutes.

Impact sur les animaux

Certains animaux subiront une intervention chirurgicale susceptible d’entraîner une altération temporaire du bien-être dans les heures ou les jours suivant l’opération. Les effets indésirables potentiels incluent un inconfort, une fatigue, une douleur transitoire, un risque d’infection et une perte de poids. Ces animaux recevront également trois injections, chacune impliquant une contention de courte durée (20 secondes). Cette contention peut induire un stress modéré. Par ailleurs, certains animaux seront utilisés comme souris stimuli dans le cadre du test de préférence sociale. Cela implique leur confinement dans une zone restreinte à l’intérieur d’une coupelle pendant toute la durée de chaque session (10 minutes). Ce confinement limite leur capacité à se déplacer librement, ce qui peut également constituer un facteur de stress modéré.

Devenir

Certains animaux seront réutilisés dans le cadre d’un autre projet, le niveau de stress engendré par la procédure étant considéré comme négligeable. D’autres seront mis à mort, et leurs tissus seront utilisés pour des analyses anatomiques.

Remplacement

Notre projet porte sur les altérations des circuits neuronaux affectant la communication sociale dans un modèle de maladie neuropsychiatrique. Pour cela, nous avons besoin d’un organisme intact, capable de riches échanges sociaux tels qu’on les observe chez les espèces mammifères. Nous avons également besoin de circuits neuronaux fonctionnels et d’une organisation cérébrale comparable à celle des sujets humains. Pour ces raisons, nous ne pouvons pas réaliser ces expériences sur des organoïdes ou des cellules isolées. Il n’est pas non plus possible de mener ces études chez une population clinique, en raison de la nécessité d’approches invasives. Les rongeurs sont évolutivement proches des humains, et les souris, en particulier, sont largement utilisées en neurosciences car elles sont sensibles aux modifications génétiques. De plus, il existe des paradigmes comportementaux bien établis qui nous permettent de comparer notre travail à celui d’autres laboratoires. Nous ne pouvons pas non plus utiliser des animaux d’une sensibilité moindre (comme les mouches), car ils ne possèdent pas la complexité des réponses comportementales sociales requises pour explorer cette problématique.

Réduction

La conception expérimentale rigoureuse de notre projet permettra de réduire au minimum le nombre d’animaux nécessaires à l’exploitation statistique des résultats. Pour estimer ce nombre de manière précise, nous avons sollicité l’avis d’experts et consulté la littérature scientifique dans le domaine. Par ailleurs, nous avons intégré des études pilotes dans notre plan expérimental, afin d’évaluer la faisabilité technique de certains aspects du projet.

Raffinement

i) Surveillance quotidienne. ii) Vérification de l’état de l’animal avant et après chaque expérience ou manipulation. iii) Perfectionnement des procédures chirurgicales afin de réduire les risques de douleur ou de souffrance : utilisation d’un gel oculaire pour prévenir le dessèchement des yeux, et d’un tapis chauffant pour maintenir la température corporelle. Utilisation systématique d’anesthésiques et d’analgésiques lors de chaque intervention chirurgicale. iv) Mise en place de soins préventifs en post-opératoire : administration de sérum physiologique, distribution de nourriture humide déposée au sol de la cage. v) Habituation préalable à la salle de comportement. vi) Hébergement en groupe avec mise à disposition de matériel de nidification. vii) Définition de points limites spécifiques et de mesures conservatoires pour chaque phase de la procédure. viii) Intégration continue des techniques de raffinement : formation régulière des expérimentateurs, consultation de ressources pédagogiques en bien-être animal, et sollicitation d’experts du domaine.

Choix des espèces

Notre projet porte sur les altérations des circuits neuronaux affectant la communication sociale. Pour cela, nous avons besoin d’une espèce capable de riches échanges sociaux, tels qu’on les observe chez les mammifères. Nous avons également besoin d’une espèce présentant une organisation cérébrale similaire à celle des sujets humains. Les rongeurs sont évolutivement proches des humains, et les souris, en particulier, sont largement utilisées en neurosciences car elles sont sensibles aux modifications génétiques. De plus, il existe des paradigmes comportementaux bien établis qui nous permettent de comparer notre travail à celui d’autres laboratoires. Âge des animaux utilisés : Pour le test de préférence sociale : des animaux adultes (8 à 10 semaines) seront utilisés. Cet âge a été choisi afin d’assurer la cohérence avec les études antérieures, et parce que les circuits neuronaux sont matures à ce stade. Pour les interventions chirurgicales : les animaux seront opérés entre 5 et 7 semaines, afin de permettre une récupération complète avant les tests comportementaux, et pour des raisons techniques liées à la manipulation des circuits neuronaux.