Système nerveux

Cinquante-cinq minutes d'opération pour implanter une sonde de mesure sur la carotide gauche, avec un risque d'hémorragie et de détresse respiratoire, 130 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent ensuite pendant 28 jours un régime qui leur provoque une maladie rénale, des injections répétées dans la veine de la queue, deux mesures de filtration rénale de deux heures et des tests d'exploration, d'apprentissage et de mémoire dont aucun n'est nommé. Le porteur annonce des nuisances réduites au maximum, et compose dans le même texte des lots de dix animaux parce qu'il en attend jusqu'à 20 % de morts en cours de route. Toutes finissent exsanguinées sous anesthésie, organes et sang prélevés.

Objectifs

L'insuffisance rénale chronique touche près de 700 millions d'adultes dans le monde, avec des taux plus élevés dans les pays les plus développés. Les complications liées aux maladies rénales chroniques incluent notamment l’hypertension artérielle, qui est la cause principale des maladies cardiovasculaires et des décès prématurés dans le monde. Les patients atteints de maladie rénale chronique souffrent également de nombreuses complications neurologiques, notamment d'anxiété, de dépression, d'anomalies motrices, de troubles du sommeil et de troubles cognitifs. Le dysfonctionnement de la barrière hémato-encéphalique est un mécanisme clé dans le développement des troubles cognitifs au cours de la maladie rénale chronique. Notre projet vise à évaluer l’influence de l’hypertension sur les troubles cognitifs dans un modèle animal de maladie rénale chronique. Nous utiliserons notamment une approche pharmacologique afin d’évaluer l’impact de la modulation de la pression sanguine sur l’intégrité de la barrière hémato-encéphalique et la fonction cognitive.

Bénéfices attendus

Ce projet a pour objectif de mieux comprendre le lien les atteintes cérébrales et l’hypertension au cours des maladies rénales chroniques, et de développer des stratégies de prévention de ces atteintes cérébrales via des approches pharmacologiques. La possibilité d’améliorer la prise en charge et le pronostic neurologique des patients atteints de maladie rénale chronique présente un bénéfice en santé humaine. Les troubles cognitifs pouvant être associés aux maladies rénales chroniques entraînent des répercussions négatives sur la qualité de vie du patient et représentent un impact médicosocial considérable pour la société. Il est essentiel de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le but de réduire ces troubles cognitifs.

Procédures

Les animaux seront soumis à une chirurgie pour placer un implant afin de pouvoir mesurer leurs constantes cardio-vasculaires (55 min). Les animaux seront soumis à un régime alimentaire spécifique induisant le modèle de maladie rénale (28j). Les animaux seront soumis à l’administration de substances pharmacologiques (schéma d'administration dépendant des molécules). Les animaux seront soumis à deux reprises à une injection sous courte anesthésie de molécules fluorescentes, puis mesure pendant 2 heures de la décroissance de la fluorescence avec une caméra miniature afin de mesurer la filtration glomérulaire. Les animaux seront soumis à des imageries qui seront espacées d’au moins 24h pour une durée maximale de 30min. Les animaux seront soumis à des tests comportementaux de l’exploration, de l'apprentissage et de la mémoire afin d'évaluer les troubles cognitifs (moins d'une heure pour l'ensemble des tests). Enfin un prélèvement de sang sera réalisé sous anesthésie à la fin de l’étude.

Impact sur les animaux

La chirurgie peut provoquer un stress de la manipulation, un risque de déshydratation et de détresse respiratoire lié à l’anesthésie, de la douleur et un risque d’hémorragie . L’induction d’une maladie rénale par un régime spécifique provoque une altération de l’état général et un stress de l’animal qui peut se manifester par une perte de poids. L’imagerie et l’injection de molécules fluorescentes nécessiteront une anesthésie halogénée et pourront engendrer un stress, ainsi qu’une hypothermie. Les tests comportementaux pourront induire un stress par des manipulations quotidiennes. L’administration de substances pharmacologiques pourra engendrer un stress. Plusieurs injections intraveineuses dans les veines caudales seront réalisées pouvant entrainer une douleur et un stress chez l'animal. L'exsanguination, pratiquée sous anesthésie et analgésie, provoquera la mort des animaux.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort au terme de la procédure. Les organes et le sang seront prélevés pour réaliser des analyses histologiques et biochimiques.

Remplacement

La pose d’implants au niveau de la carotide gauche chez la souris ne peut se faire que sur animaux vivants. C’est une méthode validée et utilisée chez la souris. Il n’y a pas d’alternative non animale. En partant de nos résultats observés chez la souris montrant une altération de la barrière hématoencéphalique en contexte de modélisation de maladie rénale chronique, nous étudions une communication entre des organes : le rein et le cerveau, qu'il est impossible de modéliser in vitro et il n’existe actuellement pas de modèle de substitution in vitro pour étudier l’impact d'une substance sur la survenue de troubles cognitifs à la suite d’une insuffisance rénale. De plus, pour caractériser les atteintes neurologiques fonctionnelles après une maladie rénale chronique, nous réalisons des évaluations neurocomportementales des animaux, qui n'est pas modélisable in vitro.

Réduction

Comme évalué dans des expériences précédentes notamment concernant l’implantation des sondes télémétriques, des lots de 8 animaux sont nécessaires afin d’obtenir la puissance suffisante pour mettre en évidence les différences phénotypiques entre les groupes d’animaux, et s’assurer de la reproductibilité de ces résultats. Nous utiliserons des tests statistiques spécifiques pour comparer deux lots entre eux ou pour comparer plusieurs (>2) lots. La mortalité est estimée

Raffinement

Les nuisances seront réduites au maximum grâce à l'utilisation de mesures de raffinement appropriées. Le bien-être des animaux est assuré par un enrichissement de leur environnement dans toutes les cages. Pour assurer le bien-être des animaux pendant et après la chirurgie, tous les actes chirurgicaux seront réalisés sous anesthésie et s'accompagneront d'une prise en charge peri-opératoire de la douleur avant, pendant et après la chirurgie. Le bien-être des animaux sera également assuré par une surveillance quotidienne, par du personnel qualifié et formé, de l’aspect et de la motricité ainsi que d'une pesée quotidienne pendant toute la durée du protocole. Toute atteinte de points limites amènera à la mise en place d'actions décrites dans cette annexe. Les critères d’arrêt sont la prostration, la présence de plaies ne cicatrisant pas, ou une perte de poids trop importante.

Choix des espèces

Nous utiliserons le modèle souris car ce modèle est largement décrit dans la littérature concernant l’implantation de sondes télémétriques et la modélisation d’insuffisance rénale. Ces espèces permettent également le recours à des techniques validées d’évaluation neurocomportementales, d’imagerie cérébrale et d’immunohistochimie cérébrale, permettant de répondre à nos hypothèses. Un stade de développement adulte est souhaité car cohérent avec le développement de cette pathologie chez l'être humain.

Toutes tuées pour des analyses post-mortem du cerveau, 720 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, réparties en vingt-quatre groupes de trente. Chacune subit une craniotomie de soixante-dix minutes pour accéder à l'artère cérébrale moyenne et provoquer un accident vasculaire ischémique, puis deux séances d'imagerie sous anesthésie, à 24 heures et à cinq jours. Trente souris âgées de dix-huit mois sont incluses pour observer l'effet du vieillissement. Le porteur affirme que des techniques de remplacement n'apporteraient pas le même niveau d'information et présente la souris comme le meilleur compromis entre pertinence scientifique et sensibilité de l'espèce.

Objectifs

Ce projet cherche à comprendre comment l’inflammation et certains mécanismes cellulaires favorisent la fragilisation des vaisseaux cérébraux et les saignements lors des AVC ischémiques. En utilisant des inhibiteurs ciblant l’inflammation et les réponses cellulaires, nous analyserons leur impact sur la fragilité des vaisseaux après un AVC. Nous étudierons aussi le rôle d’une protéine produite par les cellules des vaisseaux sanguins en cas de stress ischémique, ainsi que l’influence du vieillissement. Ce dernier étant un facteur de risque clé dans les AVC, régulant les mécanismes cellulaires d’intérêts dans cette étude. Ce projet vise à mieux comprendre ces mécanismes pour proposer de nouvelles cibles thérapeutiques pour les traitements de cette pathologie.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d’apporter de nouvelles connaissances sur les mécanismes impliqués dans la perméabilité de la BHE et les transformations hémorragiques après un AVC ischémique afin de pouvoir proposer de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement de cette pathologie.

Procédures

Les animaux seront soumis à une chirurgie permettant l'accès à l'artère cérébrale moyenne par craniotomie sous anesthésie générale et couverture analgésique d'une durée de 70 minutes par animal. Les animaux seront également soumis à des acquisitions par imagerie par résonnance magnétique (IRM) à 24h et 5 jours après l’induction de l’AVC, sous anesthésie générale. Une partie des animaux seront soumis à la pose de cathéters intraveineux, et une autre partie des animaux recevront des injections intrapéritonéales.

Impact sur les animaux

Les nuisances et effet indésirables étant susceptibles d'apparaître chez les animaux seraient : - une perte de poids anormale (nuisance modérée associée à l'état post chirurgie) - des douleurs post-chirurgie (nuisance modérée associée à la chirurgie) - du stress induit par les déplacements des cages, la chirurgie, la manipulation des animaux par l'expérimentateur, les situations de réveil (nuisance modérée) - des déficits fonctionnels et/ou cognitifs (nuisance modérée associée à la chirurgie)

Devenir

Tous les animaux utilisés au cours du projet (720) seront mis à mort pour les analyses post-mortem.

Remplacement

Les procédures expérimentales ne peuvent pas être remplacées par d'autres méthodes expérimentales n'impliquant pas l'utilisation d'animaux vivants car des techniques de remplacement ne sont pas susceptibles d'apporter le même niveau d'information. Nous avons sélectionné le modèle présentant le meilleur compromis entre pertinence scientifique et sensibilité de l’espèce. La souris est avec le rat l’espèce animale la plus étudiée dans le domaine de l’inflammation et l’ischémie cérébrale. La physiopathologie est donc globalement établie, ce qui nous permettra d’interpréter nos résultats de manière fiable. L’ensemble des acquis et des connaissances dont nous disposons rend cette espèce particulièrement intéressante dans le cadre de notre étude.

Réduction

Nous utiliserons le nombre minimal d’animaux afin de souscrire au principe de réduction. Le nombre d’animaux utilisé est déterminé en fonction de la spécificité/sensibilité des méthodes utilisées, et selon nos travaux précédents publiés et la littérature. 720 souris seront nécessaires pour réaliser cette étude, et l’utilisation d’outils d’imagerie non invasive permettant de mesurer les lésions cérébrales et l’inflammation cérébrale permet de réduire significativement le nombre d’animaux utilisés. Le nombre d’animaux utilisés dans ce projet (nombre d’animaux total : 720) a été évalué via un test d’analyse de puissance (α=0.05 ; β=0.8). Notre projet comporte 24 groupes expérimentaux de 30 souris, soit 720 souris.

Raffinement

Afin de souscrire au principe de raffinement, les animaux seront anesthésiés durant chaque procédure. Les animaux recevront une injection sous-cutanée d’analgésique pour prévenir toute douleur occasionnée par la procédure. Les expériences seront réalisées par du personnel qualifié en respectant les règles de bonnes pratiques de laboratoire pour le respect des animaux, tout en veillant à ne pas dépasser les points limites fixés au préalable. Le bien-être des animaux sera suivi bi-quotidiennement par du personnel qualifié 5j/7 et quotidiennement pendant les week-ends et jours fériés, et cela pendant toute la durée du projet. Les animaux seront hébergés dans des cages standards répondant aux normes européennes actuelles (Directive 2010/63/UE). Pour éviter de stresser les animaux, les cages seront isolées de tout bruit extérieur et l’accès à l’eau et à la nourriture sera ad libitum. Enfin, une importance particulière sera apportée au bien-être des animaux. Tout sera mis en œuvre pour réduire l’angoisse, la souffrance et la douleur de chaque animal, pouvant être occasionnées pendant le projet. Les expériences seront réalisées par du personnel qualifié tout en veillant à ne pas dépasser les points limites fixés au préalable : signes de douleurs extérieures indexés sur le grimace-scale souris, absence de réaction, perte de poids. Les principes éthiques et les standards de raffinement seront utilisés jusqu’à la mise à mort de l’animal. Après le réveil des animaux à l'issue de la chirurgie, les animaux seront observés jusqu'à l'obtention d'un comportement animal normal. La moitié de la cage des animaux sera placée sur une couverture chauffante leur donnant le choix quant à la température de la cage. De la nourriture humidifiée sera déposée dans la cage pour un accès plus simple à l'alimentation après la chirurgie. Le transport des animaux en salle d'expérimentation sera réalisé en limitant les secousses et le bruit. La température en salle d'expérimentation est contrôlée et adaptée au bien-être des animaux.

Choix des espèces

La souris (mus musculus) est l’espèce de référence pour l’étude de l’inflammation et l’ischémie cérébrale. L’anatomie et la physiologie de la circulation cérébrale sanguine de la souris sont également bien connues et sont semblables par leurs grands traits à celles de l’homme. L’ensemble des connaissances et des acquis dont nous disposons au laboratoire et dans la littérature rend cette espèce particulièrement intéressante pour étudier la réponse inflammatoire suite à un AVC ischémique. es souris utilisées dans cette étude seront âgées de 8-12 semaines correspondant à un stade jeune adulte (n=690) ainsi que des souris agées (18 mois) (n=30). Ces stades sont classiquement utilisés dans la littérature pour l’étude de la neuroinflammation et des AVC.

Une chirurgie crânienne de deux heures, l'implantation d'un dispositif d'enregistrement, puis cent jours d'isolement et soixante-sept jours consécutifs de restriction alimentaire : 1 488 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués pour prélever le cerveau. Les tests de compulsion associent une récompense sucrée à des stimulus électriques, jusqu'à quatre-vingts sessions d'une heure par animal. L'objet déclaré est de comprendre pourquoi certaines personnes résistent mal aux aliments sucrés, et de tester si la modification d'un gène du système endocannabinoïde prévient ou corrige ce comportement chez le rat. Le porteur ramène la justification de ces 1 488 rats à un calcul statistique dont il ne donne ni les paramètres ni les tailles de groupes.

Objectifs

Ce projet cherche à mieux comprendre pourquoi certaines personnes ont du mal à résister à manger des aliments très sucrés, même si cela peut être mauvais pour leur santé (comme l’obésité ou le diabète). Ce comportement ressemble parfois à une addiction, un peu comme avec la drogue, où la personne continue même si elle sait que c’est mauvais. Nous souhaitons observer ce qui se passe dans le cerveau quand un animal mange de façon compulsive (c’est-à-dire sans pouvoir s’arrêter), pour cela nous nous concentrerons sur deux parties du cerveau : le striatum et le cortex insulaire. D’abord, nous mettrons en place un système pour enregistrer l’activité des neurones dans ces zones. Cela permettra de voir comment le cerveau réagit quand l’animal mange trop de sucre. Ensuite, nous regarderons si l’activité de ces neurones change quand l’animal commence à avoir un comportement compulsif. Cela nous aidera à mieux comprendre ce lien entre le cerveau et le comportement. Dans les étapes suivantes, nous étudierons un gène particulier lié à un récepteur appelé endocannabinoïde, par deux approches : 1.Prévenir la compulsion en modifiant ce gène avant que le comportement apparaisse, pour voir si cela peut empêcher le problème. 2.Soigner en modifiant le gène après que la compulsion soit installée, pour voir si cela peut réduire ou faire disparaître le comportement. Au total, il y a donc quatre étapes dans ce projet : • Les deux premières servent à observer et comprendre le fonctionnement du cerveau. • Les deux dernières testent des solutions pour prévenir ou soigner le comportement compulsif chez l’animal. Grâce à ce travail, nous espérons mieux comprendre le rôle du cerveau et de certains gènes dans la compulsion alimentaire, et évaluer l’efficacité de certaines stratégies pour réduire cette compulsion.

Bénéfices attendus

Cette recherche vise à mieux comprendre ce qui se passe dans le cerveau lorsqu’on mange de façon compulsive (c’est-à-dire sans pouvoir s’arrêter), en étudiant deux zones importantes du cerveau : le striatum et le cortex insulaire, qui jouent un rôle dans ce type de comportement. Nous nous intéressons également à un gène du système des endocannabinoïdes qui est un système qui influence l’appétit et le plaisir. En changeant l’activité de ce gène chez des animaux, nous observeront comment cela modifie le fonctionnement du cerveau et le comportement alimentaire. - À court terme, cette étude permet de mieux comprendre comment fonctionne le cerveau dans les cas de compulsion alimentaire. Ce savoir est très utile pour faire avancer la recherche scientifique. - À moyen et long terme, ces découvertes pourraient aider à créer des traitements pour les personnes qui souffrent de troubles alimentaires, en ciblant plus précisément les zones ou mécanismes du cerveau impliqués. Mais il faut bien comprendre que cette étude est encore préliminaire : elle est faite sur des animaux, donc on ne peut pas encore utiliser les résultats directement chez l’humain. Le but est d’abord de poser les bases pour de futures recherches qui, elles, pourraient aboutir à des traitements pour les humains.

Procédures

Sur animaux anesthésiés : - chirurgie crâniale pour injections pour moduler l'activité neuronale et implantation du dispositif d’enregistrement de l’activité des neurones : 1 fois (2 heures par animal, pour 848rats). - chirurgie crâniale pour injections pour moduler l’expression d’un gène : 1 fois (2 heures par animal, pour 640rats) Sur animaux vigiles : - 40 sessions de mesure de compulsion (1 session / jour, 60minutes/session, pour 640rats) - 80 sessions de mesure de compulsion (1 session / jour, 60minutes/session, pour 320rats) - enregistrement de l’activité cérébrale (6 sessions maximum, 1 session / jour, 60minutes/session pour 848 rats)

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues pour ce projet sont : -Chirurgies : inconfort au réveil (maximum 2 heures), et douleur postopératoire minorée par des antalgiques (pendant 2 jours) -Dispositif de mesure de l’activité cérébrale : gène légère pendant 100 jours maximum - Isolement nécessaire dès lors que l’animal est équipé avec le dispositif de mesure de l’activité cérébrale : cause un stress modéré pendant 100 jours maximum. -Restriction alimentaire nécessaire pour l’induction et la mesure de la compulsion : léger stress pendant les 3 premiers jours de la restriction alimentaire (la restriction dure pendant 67 jours consécutifs) -Les tests de compulsion sur animal vigile avec stimulus électriques induisent un stress modéré (20 secondes de stimulus cumulé par session de 60 minutes, pendant 20 sessions).

Devenir

Tous les animaux, à l’issue des procédures seront mis à mort afin de prélever le cerveau pour des études moléculaires.

Remplacement

Ce type de recherche, visant à comprendre les mécanismes comportementaux et neurobiologiques impliqués dans la compulsion à consommer de la nourriture sucrée peut-être uniquement menée sur un animal vivant. En effet, l’étude du comportement nécessite la présence de réseaux neuronaux intacts et fonctionnels qui sont uniquement accessibles dans des modèles d’animaux intègres et donc vivants. Après vérification, il n’a pas été trouvé de test in vitro ou in silico permettant d’effectuer cette recherche et il n’est donc pas envisageable d’utiliser des méthodes de substitution à l’animal entier.

Réduction

Dans cette étude, nous faisons tout pour utiliser le moins d’animaux possible tout en obtenant des résultats fiables. Nous adoptons une démarche par étape avec la réussite d’une étape qui conditionne la réalisation de la suivante. Ainsi le nombre d’animaux indiqué est donc un maximum. Nous utilisation un calcul avec une méthode statistique pour déterminer le nombre d'animaux à utiliser par lot permettant l'obtention de résultats robustes malgré la variabilité biologique.

Raffinement

Le bien-être des animaux est pris en compte à chaque étape par une surveillance régulière de l’état de santé des animaux (alimentation, apparence, comportement) et des actions seront mises en place en cas de problème(s) observé(s), avec la mise en place d’une grille de score, l’utilisation de points limites adaptés, gradés, précis et spécifiques, d’un arbre décisionnel et de critères d’intervention et d’arrêt de souffrance suffisamment précoces. Un animal atteignant un des points limites définis nécessitant une intervention est pris en charge sans délai. Les procédures débuteront après une période d’acclimatation à l’animalerie de 10 jours minimum. Lors des chirurgies un recours à une anesthésie générale, additionnée d’une anesthésie locale en présence d’antalgiques, ainsi que d’un maintien de la température par tapis chauffant sera effectué. Un traitement antalgique sera poursuivi en postopératoire durant 48heures, soit une couverture totale de 72 heures. Une semaine avant les enregistrements de l'activité neuronale, les rats seront connectés par la fibre optique dans une cage opérante pendant 5-10 minutes / jour pour une habituation.

Choix des espèces

Le rat est l’animal le plus utilisé pour l’étude de l’addiction et de la compulsion dans les modèles animaux.En effet, les rats montrent des comportements compulsifs vis-à-vis des récompenses similaires à ceux de l’humain. Nous utiliserons des rats avec un niveau de consanguinité limité ce qui permet une certaine variabilité génétique entre les individus pour un meilleur reflet de ce que l’on trouve chez l’humain. Dans cette étude, nous utiliserons des rats « jeunes adultes » de 7-8 semaines au début du projet afin de limiter le risque de variabilité qui pourrait être lié à l’utilisation de rats en phase d’adolescence (juvéniles).

Une perte de poids supérieure à 15 pour cent, des troubles neurologiques persistant plus de 48 heures ou un refus de boire au-delà de 24 heures déclenchent la mise à mort. 240 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue pour prélever le cerveau. Chacun subit une heure de chirurgie pour provoquer une ischémie cérébrale, une injection dans la carotide et deux séances d'imagerie, 120 d'entre eux passant en plus des tests de marche spontanée, de latéralisation et de mémoire à court terme. Le porteur annonce une récupération complète de l'état général en une semaine et attend de cette combinaison de vésicules extracellulaires et d'une molécule mimétique un impact socioéconomique très important.

Objectifs

Dans le cadre de développement de traitements permettant de protéger et/ou réparer le cerveau après un AVC, ce projet a pour but dd’évaluer une nouvelle thérapie combinant les vésicules extracellulaires (VE) et un traitement moléculaire mimétique des héparanes sulfates, à la suite d’une ischémie cérébrale chez le rat. Les effets bénéfiques des VE et du traitement moléculaire, administrés séparément, ont déjà été montrés dans des modèles in vitro et in vivo, y compris dans notre laboratoire. Les VE seront issues des cellules souches mésenchymateuses (CSM) humaines préalablement traités ou non par le traitement moléculaire.

Bénéfices attendus

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent un problème majeur de santé public. Ils représentent la 2ème cause de mortalité et la 1ère cause d’handicap chez l’adulte. Plusieurs facteurs de risque favorisent le déclenchement de cette pathologie dont l'hypertension artérielle chronique qui est le facteur de risque le plus important. Dans les AVC de types ischémiques, la thrombolyse et la thrombectomie mécanique sont les seules interventions approuvées par les autorités de santé. Cependant, ces interventions ne sont applicables que chez une minorité de patients. Aussi, il est crucial de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les AVC. Dans ce contexte, notre projet devrait permettre le développement d’une nouvelle intervention thérapeutique associant les VE et le traitement moléculaire pour protéger et réparer le cerveau et améliorer la récupération neurologique après un AVC. L’impact socioéconomique d’un tel développement sera très important.

Procédures

Les animaux sont soumis à plusieurs types d’interventions : - Chirurgie (induction de l’AVC sous anesthésie générale) : 1 heure maximum par animal, réalisée une seule fois sur chaque animal, les 240 animaux sont concernés. - Injection intra-carotidienne (animal anesthésié) : 1 fois (1 h après l’induction de l’AVC) ; 5 min maximum par animal, les 240 animaux sont concernés - Séances d’imagerie cérébrale : réalisées sous anesthésie générale pour visualiser l’ischémie. Il s’agit de deux séances (à 24h et 14 jours après ischémie) d’une durée maximum de 10-15min par rat. 240 animaux sont concernés. - Evaluations comportementales : les tests de comportement réalisés ont pour but l’évaluation de l’état général de l’animal (la marche spontanée, fonctionnement de différents membres …), la latéralisation après ischémie, la mémoire à court terme ainsi que la composante spatiale de la mémoire à court terme. De plus, le dysfonctionnement sensorimoteur et l’asymétrie motrice seront évalués. La durée minimale est de 10min jusqu’à 30min. 120 rats sont concernés. L’objectif est de quantifier les déficits moteurs et la récupération fonctionnelle. - Chirurgie sans réveil pour prélèvement du cerveau : sous anesthésie profonde précédée d’une couverture antalgique administrée 30 min auparavant. La durée est de 15-20 min par rat. 240 rats sont concernés.

Impact sur les animaux

Dans le modèle d’ischémie, les nuisances attendues sont directement liées à l’induction de l’ischémie et aux manipulations associées. L’anesthésie générale préalable, induite par l’isoflurane, est considéré comme nuisance légère. L’occlusion temporaire d’une artère cérébrale entraîne des déficits neurologiques transitoires (hypoactivité, troubles locomoteurs) et une perte de poids d’environ 15 % pendant les 3 à 4 jours suivants, qualifiés de nuisances modérées. Ces altérations sont généralement réversibles, avec une récupération complète de l’état général en une semaine. La procédure se termine par une mise à mort sous anesthésie profonde, sans nuisance perçue. Toutes ces nuisances seront prises en compte dans la définition des points limites.

Devenir

A la fin de chaque procédure, les animaux sont mis à mort dans le but de récupérer les cerveaux pour des analyses en post-mortem.

Remplacement

L’AVC, une pathologie complexe, fait intervenir différents acteurs moléculaires et cellulaires (y compris neurones, les cellules gliales et les cellules endothéliales). Bien que des tests aient déjà été réalisés sur des modèles cellulaires in vitro, pour l’instant, il n’existe aucun modèle de substitution qui permet de mimer, dans sa complexité, la physiopathologie de l’AVC.

Réduction

L’utilisation des méthodes d’investigation non invasives telles que l’imagerie par IRM et les tests de comportements se conforme à la réglementation en vigueur dans le respect de la réduction du nombre d’animaux. Celles-ci permettent de suivre l’évolution de l’AVC à différents temps sans nécessité d’euthanasier plusieurs animaux à chacun de ces temps. Chaque animal est dans ce cas son propre contrôle ce qui permet de réduire le nombre d’animaux nécessaires pour l’étude. Dans le but de pouvoir réaliser des tests statistiques, l’estimation du nombre d’animaux par groupe est basée sur les données de nos études antérieures chez le rat et la réalisation d’un test de puissance statistique. Ces simulations ont permis de mettre en évidence un nombre minimum de 37 animaux par groupe pour obtenir une différence significative. En raison d’une certaine variabilité observée sur les différents modèles d’ischémie cérébrale ainsi que les tests comportements au sien de l’équipe, nous estimons que le nombre d’animaux doit être augmenté à 40 animaux par groupe. Ce nombre de 40 animaux est cependant un nombre maximum et pourra être revu à la baisse durant l’étude. Les résultats de la première cohorte nous permettront de réaliser des statistiques séquentielles et ainsi de décider du nombre d’animaux à inclure dans la deuxième cohorte pour obtenir des résultats significatifs et ainsi de réduire le nombre d’animaux au total.

Raffinement

Dès leur arrivée, les animaux seront mis en groupe sociaux (2 rats par cage) dans des cages standards répondant aux normes en vigueur. Ils auront un temps d’adaptation avant toute expérimentation. Ils bénéficieront également d’enrichissement via des stimulations sensorielles par différents objets disposés dans les cages afin de favoriser l’exploration et le bien-être. Tout au long du protocole, un personnel compétent surveillera les animaux afin de déterminer leur état (poids, apparence physique) et la mise en place, si nécessaire, de mesures afin d’améliorer le bien-être animal. Cette évaluation sera réalisée quotidiennement pendant la première semaine après ischémie ensuite 2 fois par semaine durant le reste du protocole. Enfin, les différents protocoles ont été pensés de manière à limiter la souffrance animale par l’administration d’agents analgésiques et anesthésiques appropriées et par le choix de points limites cohérents. En cas de dégradation de l’état général, un arbre décisionnel sera appliqué : -Observation d’un signe léger à modéré : surveillance renforcée, environnement adapté, administration d’analgésique si nécessaire -Persistance ou aggravation malgré les soins : évaluation par une personne compétente ou le vétérinaire -Atteinte d’un ou plusieurs critères d’arrêt (points limites) : mise à mort sous anesthésie profonde suivi d’une mise à mort. Les critères d’arrêt incluent : perte de poids supérieure à 15%, troubles neurologiques sévères persistants (> 48h sans amélioration), refus de s’alimenter ou boire > 24h, souffrance non soulagée malgré les soins. L’ensemble des protocoles est conçu pour minimiser les douleurs, grâce à l’utilisation d’analgésiques adaptés, ainsi qu’une réflexion préalable sur la limitation des nuisances liées aux interventions.

Choix des espèces

Le rat est l’espèce animale qui a été la plus étudiée dans le domaine de l’ischémie cérébrale : les modèles d’ischémie focale sont bien connus et de nombreux mécanismes de cette pathologie ainsi que des essais de neuroprotection ont ainsi été étudiés chez cette espèce animale. En effet, l’anatomie ainsi que la circulation cérébrale sanguine du rat sont bien décrites et, par ses grands traits, semblables à celles de l’Homme. De plus, cette espèce se prête facilement à l’étude fine des capacités sensorimotrices et cognitives par l’intermédiaire de tests comportementaux appropriés. L’ensemble des connaissances et des acquis dont nous disposons au laboratoire et dans la littérature rend cette espèce particulièrement intéressante pour l’étude de l’ischémie cérébrale. Les animaux utilisés ont un poids d’environ 250-350 g, âgés de 7-8 semaines au début du protocole, ce qui correspond à la maturité cérébrale adulte. Nous effectuerons notre modèle sur des adultes pour comparer les données obtenues avec la majorité des données déjà disponibles sur les modèles d’AVC chez le rat. De plus, chez l’Homme, les AVC surviennent très majoritairement chez l’adulte.

Pour reproduire l'amblyopie, une paupière est suturée en quatre points chez des ratons avant l'ouverture de leurs yeux, entre le douzième et le vingt-deuxième jour de vie. 144 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués pour prélever le tissu cérébral, dont neuf en chirurgie terminale sans réveil ajoutée par cette version modifiée du projet. L'intervention dure dix minutes, après quoi les ratons sont rendus à leur mère. Le porteur annonce une surveillance quotidienne du risque d'infection, d'arrachement des points de suture et d'isolement, l'animal touché étant écarté du lot et tué immédiatement.

Objectifs

Notre équipe a le projet de décrypter les mécanismes de plasticité neuronale mis en jeu dans l’amblyopie, une pathologie dont la conséquence première est une vision anormale. Elle est l’une des principales causes de malvoyance qui touche 2 à 5 % de la population mondiale. Ce n’est pas une maladie de l’œil, le récepteur visuel étant normal mais du système nerveux intégrateur. L’acuité visuelle à la naissance est faible à cause de l’immaturité du système nerveux visuel. Pendant une période de forte plasticité neuronale chez le petit enfant, des différences de réfraction, d’alignement entre les deux yeux ou une opacité d’un œil amènent à un défaut d’intégration des signaux neuronaux provenant de l’œil faible. Le traitement, seulement possible avant 6-7 ans, se fait d'abord en corrigeant le défaut visuel, puis en rééduquant l’œil amblyope par pénalisation de l’œil dominant. Ce projet propose de déterminer les mécanismes moléculaires et cellulaires de la plasticité cérébrale au cours du développement des neurones du corps genouillé lateral dorsal (dLGN), premiers relais thalamiques de la stimulation visuelle en mimant l’amblyopie sur le rat Long Evans par suture d’une paupière avant l’ouverture des yeux. MODIFICATION DE PROJET INITIAL SANS AJOUT D’ANIMAUX CAR NECESSITE D’UNE CHIRURGIE TERMINALE POUR LA PREPARATION ET LA COLLECTE D’ORGANE EN VUE D’ANALYSE POST MORTEM.

Bénéfices attendus

L’amblyopie est un déficit visuel fonctionnel chez l’humain qui, s’il n’est pas traité dans une période de temps limité avant 6-7 ans, est irréversible. C’est la principale cause de malvoyance qui touche 2 à 5 % de la population mondiale. Le but de ce travail est d’identifier les mécanismes neuronaux à l’origine de la perte de réponse du cortex cérébral aux stimuli visuels dans l’objectif d’allonger la fenêtre thérapeutique au-delà de l’enfance.

Procédures

Suture de la paupière (4 points de sutures) sur un matelas chauffant sous anesthésie profonde associée à une analgésie locale oculaire. Après le réveil les ratons sont remis à la mère . Durée totale de l’intervention : 10 minutes. CHIRURGIE SANS REVEIL POUR PRELEVEMENT D’ORGANE SOUS ANESTHESIE PROFONDE ET ANALGESIE LOCALE ET GENERALE POUR 9 ANIMAUX PARMI LES 144 DU PROJET.

Impact sur les animaux

Suite à la procédure de privation visuelle monoculaire par suture palpébrale, l’apparition d’effets indésirables sera contrôlée quotidiennement, en particulier : - risque d’infection au niveau des points de suture - risque d’arrachement des points de suture - risque comportemental (isolement, perte de mobilité).

Devenir

Euthanasie préalable au prélèvement du tissu cérébral sur lequel seront réalisées les expérimentations.

Remplacement

L’utilisation d’animaux à des fins scientifiques est indispensable dans le cadre de ce projet dans la mesure où il est nécessaire de priver le système nerveux d’entrées sensorielles au cours du développement. L’utilisation de culture de neurones est donc naturellement exclue.

Réduction

La réduction du nombre d’animaux sera faite -Grâce à l’utilisation de rat des 2 sexes. - En multipliant le nombre d’expérimentateurs qui travaillent en parallèle sur le cerveau d’un rat sacrifié pour les mesures des phénomènes électriques des neurones, leur durée de survie étant limitée. -En miniaturisant le matériel cellulaire à prélever pour les analyses biochimiques grâce à l’utilisation de technologies de dernière génération de grande sensibilité. -En maintenant une formation régulière du personnel sur les techniques de sutures de paupières par les praticiens hospitaliers de notre laboratoire

Raffinement

Suture de la paupière (4 points de sutures) sur un matelas chauffant sous anesthésie profonde associée à une analgésie locale oculaire. Après le réveil les ratons sont remis à la mère en vérifiant que celle-ci les reprend bien en charge. Ils sont ensuite surveillés quotidiennement par un personnel expérimenté. En cas de problème lié à la suture (par exemple infection) l’animal sera écarté du lot et sera immédiatement euthanasié pour éviter toute souffrance.

Choix des espèces

Le rat est le modèle animal le plus utilisé actuellement dans la littérature pour l’étude des mécanismes neuronaux de plasticité du système visuel. Notre laboratoire a acquis depuis quelques années une grande expertise dans le domaine de l’électrophysiologie neuronale, en particulier chez le rat. Nous avons choisi de mener notre étude sur des rats Long Evans dont l’acuité visuelle est supérieure à celle des rats Wistar habituellement utilisés au laboratoire. Les animaux seront utilisés entre J12 et J22, période critique de développement de la fonction visuelle.

Six heures quarante de tests comportementaux étalés sur un mois, puis dix jours de restriction alimentaire en cage individuelle : 1 911 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour prélever leur cerveau. Des femelles gestantes sont opérées sous anesthésie pendant 45 minutes pour modifier, chez leurs embryons, l'expression d'un gène associé à la schizophrénie dans le cortex frontal. Le porteur reconnaît que l'isolement social peut provoquer un stress modéré, une baisse de l'activité exploratoire et une apathie légère, et propose de le compenser par une roue d'activité et des bâtons à ronger. Il justifie le choix de la souris par la conservation des grandes étapes du développement cérébral entre souris et humain, pour une pathologie qu'il définit lui-même par des idées délirantes, un retrait social et des difficultés de planification.

Objectifs

Des études récentes montrent que les mutations de certains gènes augmentent considérablement le risque de schizophrénie, une pathologie invalidante qui touche environ un pour cent de la population adulte et se caractérise notamment par des idées délirantes, un retrait social, des difficultés de concentration et de planification. L’ensemble de ces symptômes de la schizophrénie sont mal traités par les médicaments actuellement disponibles, et les effets secondaires de ces traitements sont importants. L’impératif de trouver des traitements efficaces implique de mieux comprendre les fondements neurobiologiques de la schizophrénie. Bien que rares, les mutations génétiques qui confèrent un risque fortement accru de développer la schizophrénie permettent d’identifier des mécanismes neurobiologiques impliqués dans la pathologie.

Bénéfices attendus

La schizophrénie est une pathologie courante (500 000 à 600 000 patients en France) et très invalidante. Les traitements pharmacologiques de la schizophrénie traitent principalement les symptômes positifs (par exemple, les hallucinations et les délires) et la réponse aux médicaments antipsychotiques existants est très variable, avec environ 30 pour 100 des patients classés comme résistants au traitement. Les grandes classes d’antipsychotiques et leurs modes d’action ont très peu évolué au cours des 50 dernières années. Le manque de progrès dans le développement thérapeutique est en grande partie une conséquence de notre compréhension limitée des troubles moléculaires sous-jacents. Très récemment, des mutations rares mais pénétrantes (qui augmentent très fortement le disque de la pathologie) dans certains gènes spécifiques ont été identifiées. Ces mutations sont très informatives car 1) elles ciblent un gène donné et 2) elles peuvent être modélisées chez l’animal. Les résultats de notre projet pourraient permettre, en modifiant l’expression d’un gène impliqué dans la schizophrénie dans les neurones de souris, d’identifier des mécanismes cellulaires et moléculaires qui sont pertinents pour comprendre les mécanismes de la schizophrénie, et possiblement d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.

Procédures

1) Femelles gestantes : chirurgie sous anesthésie générale (45 minutes) avec utilisation d’une analgésie (anti-douleur). Injection d’un composé par voie intrapéritonéale (5 minutes) 2) Souris transgéniques ou issues d’embryons modifiés génétiquement : Tests de comportement (6h40 en tout, répartis sur un mois). Pour le dernier test de comportement (1h48 minutes répartis sur 9 jours), les souris seront soumises à une restriction alimentaire modérée de 10 jours au total, commençant la veille du test, pour les inciter à aller chercher une récompense sous forme de nourriture. Une euthanasie sera réalisée selon une méthode réglementaire, permettant les prélèvements et analyses ultérieurs.

Impact sur les animaux

La perte d’expression du gène étudié par modification de gène au stade embryonnaire sera localisée uniquement dans le cerveau au niveau du cortex frontal. De ce fait, les changement du comportement liés à la perte d’expression devraient affecter sélectivement des comportements dépendants du cortex frontal (mémoire de travail, mémoire sociale). Dans le cadre de la chirurgie, des nuisances sont attendues en période post-opératoire, correspondant à la cicatrisation. La chirurgie peut induire un risque infectieux et de douleur associée à l’infection. L’anesthésie utilisée peut induire dans de rares cas une hypothermie, une détresse respiratoire, voire un arrêt cardio-respiratoire. L’injection intrapéritonéale implique une contention et donc un stress momentané. Un stress léger lié à la découverte de l’environnement du test des différents tests de comportements est attendu. Les souris sont placées en hébergement individuel durant la période de restriction alimentaire modérée destinée à inciter les souris à chercher une récompense lors d’un test de comportement. Cet isolement social pourrait entraîner un stress modéré, associé à des comportements comme une diminution de l’activité exploratoire ou une légère apathie. La restriction alimentaire peut entraîner une sensation de faim.

Devenir

Pour chaque procédure, des prélèvements et analyses sont nécessaires post-mortem et cela implique donc l’euthanasie de l’ensemble des animaux.

Remplacement

L’étude d’un système intégré, requis pour la modélisation des altérations du cerveau associées à une pathologie psychiatrique, nécessite d’avoir recours à des animaux. De plus, notre étude de l'impact de la diminution d’expression d’un gène associé à la schizophrénie sur le fonctionnement du cortex nécessite d'utiliser des animaux pour pouvoir tirer des conclusions comportementales. Pour ces raisons, seule l’utilisation d’animaux permet d’aborder les mécanismes de régulation des fonctions corticales dans le cadre de cette étude. Cependant, notre laboratoire, dans le cadre de projets portant sur le même thème (bases neurobiologiques de la schizophrénie) utilise aussi des modèles de cellules pour des caractérisations d’effets génétiques.

Réduction

La taille des groupes expérimentaux est optimisée de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés pour le projet, tout en conservant une puissance statistique suffisante pour pouvoir obtenir des résultats significatifs et reproductibles. Sur la base de résultats d’expériences utilisant des techniques similaires, nous pouvons déterminer la taille des groupes grâce au calcul de puissance. En tout 1911 souris seront inclues dans le projet.

Raffinement

Sauf si cela n’est pas approprié, toutes les procédures expérimentales du projet sont pratiquées sous anesthésie générale ou locale en recourant à des analgésiques. Les administrations et prélèvements seront effectués conformément aux bonnes pratiques vétérinaires. Les animaux seront hébergés en groupes sociaux de 5 individus maximums et ils disposeront dans chaque cage d’un enrichissement de nidification. Une surveillance quotidienne sera réalisée pour vérifier la bonne santé des animaux et les points limites définis. Avant le début de chaque procédure l’animal sera pesé et son état général contrôlé. En cas de signe de douleur les animaux seront exclus du protocole. Dans tous les protocoles, l'ensemble des procédures expérimentales sera réalisé en limitant au maximum (durée et intensité) toute douleur et/ou stress pour les animaux utilisés par la mise en place de période d’accoutumance et l’emploi d’anesthésiants et antalgiques adaptés. L’évaluation de la souffrance sera basée sur un suivi quotidien (attitude corporelle, aspect du pelage, poids corporel) de sorte à administrer un traitement antalgique supplémentaire, ou sortir un animal de l’étude en cas d’atteinte des points limites établis. La restriction contrôlée de nourriture chez certains animaux, destinée à accroître leur motivation pour effectuer un test comportemental, sera compensée par un environnement enrichi (fourniture de roue d’activité et de bâtons à ronger).

Choix des espèces

Le choix de l'espèce Mus musculus (souris) repose en premier lieu sur l’anatomie du cerveau de souris qui est très bien caractérisée, ainsi que sur le fait que les grandes étapes de développement du cerveau, les systèmes de neurotransmission et la répartition et la fonction des aires cérébrales sont bien conservés entre souris et être humain. Ces paramètres sont importants dans le contexte de l’étude de mécanismes impliqués dans une pathologie humaine. Ce choix est aussi dicté par la possibilité d’effectuer chez la souris des manipulations qui permettent de cibler une population neuronale générée à un point précis du développement prénatal. Les souris impliquées dans l’étude du développement neuronal prénatal sont des embryons à un stade de développement embryonnaire qui permet d’étudier à la fois les conséquences de la modification d’expression du gène étudié sur la prolifération et sur la migration des neurones immatures. Les souris impliquées dans l’étude du développement neuronal posnatal sont des souris juvéniles (15 à 25 jours) ou jeunes adultes (60 à 100 jours).