Système nerveux

Isolées en cage individuelle pendant deux semaines au sortir du sevrage, 512 souris subissent ensuite jusqu'à huit injections dans l'abdomen, quatre incisions de la queue pour prélever du sang et, pour certaines, deux chirurgies crâniennes de trente-cinq et quarante minutes destinées à implanter des dispositifs d'enregistrement neuronal. Les procédures impliquent un niveau de souffrance modéré et toutes les souris sont tuées pour prélever leur cerveau. Le projet cherche à savoir si l'isolement social à l'adolescence favorise l'anxiété à l'âge adulte, en reproduisant chez la souris l'isolement dont il veut mesurer les dégâts. Trois tests comportementaux de cinq à dix minutes sont annoncés, présentés comme fondés sur des comportements innés et donc sans effet indésirable attendu, sans qu'aucun soit nommé.

Objectifs

Il a été suggéré que l'isolement social durant la période adolescente constitue un facteur de risque au développement de troubles anxieux à l'âge adulte. Néanmoins la compréhension des mécanismes impliqués reste très parcellaire en raison de la nature observatoire et corrélationelle des études épidémiologiques disponibles à ce jour. Sur la base de ces observations, notre projet a pour objectif de mettre en place un modèle murin d'isolement social durant l'adolescence, d'en analyser les conséquences comportementales à long-terme en se concentrant sur le profil émotionnel, et de relier les potentiels dysfonctionnements comportementaux à une altération du développement de l'hippocampe, une structure clé pour le contrôle des états émotionnels. La réalisation de ce projet se déroulera dans 2 établissements utilisateurs (EU).

Bénéfices attendus

Ce projet nous permettra de comprendre les déficits comportementaux associés à la privation sociale durant l'adolescence, et d'en aborder certains mécanismes. La compréhension de ces mécanismes devrait nous permettre à moyen terme de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant spécifiquement ces mécanismes, mais aussi de développer des interventions préventives visant à réduire les effects néfastes de l'isolement sur la santé mentale.

Procédures

1) Hébergement individuel: il sera d'une durée de 2 semaines et sera réalisé dans l'Etablissement utilisateur 1 (EU1). 2) Injections intrapéritonéales: elles sont au nombre de 3 à l'âge de 4 semaines et 5 à l'âge de 10 semaines. La durée moyenne d'une injection, préhension de la souris inclue est de 30-40 secondes. Les injections seront réalisées dans l'EU1. 3) Stress aigu d'une durée de 6 min ou hébergement individuel d'une durée de 24 h. Ces interventions sont réalisées dans l'EU1 et concernent des animaux différents. 4) Tests comportementaux: ils sont au nombre de 3, et durent de 5 à 10 min chacun. Ils sont réalisés dans l'EU1 ou l'EU2. 5) Prélèvements sanguins: ils sont au nombre de 4 , et durent moins de 3 min, préhension de l'animal inclue. Ils sont réalisés dans l'EU1 sur des animaux n'ayant subi aucun test au préalable. 6) Chirurgie: sur animal adulte une chirurgie de 60 min environ est pratiquée; sur animal adolescent 2 chirurgies sont pratiquées, une à 4 semaines d'une durée moyenne de 35 min et une au moins 5 semaines plus tard d'une durée de 40 min environ. Les chirurgies sont réalisées dans l'EU1.

Impact sur les animaux

1) L'isolement social peut induire un état de stress de degré modéré puisque de courte durée. 2) Les injections intrapéritonéales peuvent engendrer un léger inconfort. 3) Le stress aigu sera à l'origine d'un incomfort passager, sans conséquences à long terme. 4) Les tests comportementaux sont basés sur les comportements innés des animaux et sont donc sans effet indésirable attendu. 5) Les prélèvements sanguins nécessitent une légère incision de la queue, ce qui peut entrainer une gêne et une légère douleur très locale et de très courte durée, avec un risque très faible d'une hypovolémie / anémie en cas de saignement non maitrisé, ce que nous n'avons jamais observé par le passé. 6) Les procédures chirurgicales, comme l'implantation de dispositifs pour l'enregistrement neuronal, comportent un risque de complications telles que des infections ou des réactions inflammatoires. Elles peuvent également générer de la détresse et du stress ainsi que de la douleur postopératoire d’un degré de gravité modéré, qui sera minoré par les antalgiques administrés.

Devenir

Les souris sont toutes euthanasiées en vue de prélever le cerveau pour analyse.

Remplacement

L’étude de comportements, notamment sociaux et relatifs aux emotions, ne peut être réalisée que sur animaux vivants ce qui rend impossible leur remplacement par des modèles in vitro ou in silico.

Réduction

Nous prévoyons d’utiliser le nombre minimal de souris nécessaire pour obtenir des analyses statistiques fiables et cohérentes. Pour les études comportementales, afin de réduire au maximum le nombre d'animaux utilisés, nous effectuerons lorsque cela est possible sans biaiser les résultats de l'experience plusieurs test sur les mêmes animaux.

Raffinement

Pour réduire la souffrance imposée par le protocole, les règles suivantes seront appliquées pour le bien-être des animaux: 1- En amont des tests comportementaux, toutes les souris seront habituées à l'expérimentateur par des pesées hebdomadaires. Elles seront acclimatées aux pièces de test pendant une durée d'au moins 45 min avant le démarrage des tests, et surveillées pendant au moins 30 min à l'issue des tests afin de détecter l'apparition d'une anomalie comportementale (stéréotypie, prostration, grooming excessif…). 2- Avant les chirurgies, un analgésique sera administré en sous-cutané, à titre préventif afin d’éviter la souffrance post-opératoire. 3- Les chirurgies se feront sous anesthésie générale. Durant la chirurgie, la température de l’animal sera contrôlée par une sonde durant la chirurgie, et maintenue grâce à un tapis chauffant. Un gel ophtalmique sera appliqué sur les yeux pour prévenir la déshydratation oculaire. Un analgésique sera injecté avant la chirurgie ainsi que 24h après. 4- Après la chirurgie, de la nourriture humidifiée sera mise à disposition au sol de la cage. L’état de l’animal et la bonne cicatrisation de l’incision dans la peau de la tête seront contrôlés quotidiennement pendant la semaine suivant la chirurgie. Des points limites ont été établis pour chaque critère avec un arbre de décision. Si l’animal perd du poids, de la nourriture enrichie humide sera fournie. Si la plaie ne cicatrise pas correctement, elle sera désinfectée et surveillée. Si la souris est en souffrance, un analgésique sera injecté. Si les anomalies persistent, le vétérinaire sera contacté afin de prendre les mesures les plus adaptées pour le bien-être de l’animal.

Choix des espèces

La neurogenèse dans le cerveau adulte, qui est notre candidat mécanistique pour expliquer les effets de l'isolement social, a été largement étudiée chez les rongeurs, lesquels représentent un modèle pertinent en raison de la similitude de leurs réponses physiologiques au stress avec celles des humains. Ils permettent ainsi une exploration intégrée des effets comportementaux, neurobiologiques et génétiques du stress. Par conséquent, la souris a été choisie comme modèle principal dans ce projet car 1) il est en continuité avec les études publiées sur des modèles équivalents , et 2) il permet l'utilisation d'outils transgeniques pour valider les hypothèses que nous pourrons formuler à l'issue des études. Les animaux seront utilisés à partir du sevrage puisque notre modèle a pour objectif d'étudier l'impact de l'isolement social à l'adolescence (P21-P35) sur la vulnérabilité / résilience à développer des troubles anxieux à l'âge adulte.

Isolées en cage individuelle pendant deux semaines à l'adolescence, soumises à un stress aigu de six minutes, à des injections dans l'abdomen et à des incisions de la queue pour prélever du sang, 512 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Toutes sont tuées pour prélever leur cerveau. Certaines subissent deux chirurgies crâniennes, une à quatre semaines de vie et une cinq semaines plus tard, d'environ 35 et 40 minutes, pour implanter des dispositifs d'enregistrement neuronal. L'objectif est de savoir si l'isolement social pendant l'adolescence prédispose à l'anxiété à l'âge adulte, et le porteur écrit que les trois tests comportementaux, qu'il ne nomme pas, reposent sur des comportements innés et sont donc "sans effet indésirable attendu".

Objectifs

Il a été suggéré que l'isolement social durant la période adolescente constitue un facteur de risque au développement de troubles anxieux à l'âge adulte. Néanmoins la compréhension des mécanismes impliqués reste très parcellaire en raison de la nature observatoire et corrélationelle des études épidémiologiques disponibles à ce jour. Sur la base de ces observations, notre projet a pour objectif de mettre en place un modèle murin d'isolement social durant l'adolescence, d'en analyser les conséquences comportementales à long-terme en se concentrant sur le profil émotionnel, et de relier les potentiels dysfonctionnements comportementaux à une altération du développement de l'hippocampe, une structure clé pour le contrôle des états émotionnels. La réalisation de ce projet se déroulera dans 2 établissements utilisateurs (EU).

Bénéfices attendus

Ce projet nous permettra de comprendre les déficits comportementaux associés à la privation sociale durant l'adolescence, et d'en aborder certains mécanismes. La compréhension de ces mécanismes devrait nous permettre à moyen terme de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant spécifiquement ces mécanismes, mais aussi de développer des interventions préventives visant à réduire les effects néfastes de l'isolement sur la santé mentale.

Procédures

1) Hébergement individuel: il sera d'une durée de 2 semaines et sera réalisé dans l'Etablissement utilisateur 1 (EU1). 2) Injections intrapéritonéales: elles sont au nombre de 3 à l'âge de 4 semaines et 5 à l'âge de 10 semaines. La durée moyenne d'une injection, préhension de la souris inclue est de 30-40 secondes. Les injections seront réalisées dans l'EU1. 3) Stress aigu d'une durée de 6 min ou hébergement individuel d'une durée de 24 h. Ces interventions sont réalisées dans l'EU1 et concernent des animaux différents. 4) Tests comportementaux: ils sont au nombre de 3, et durent de 5 à 10 min chacun. Ils sont réalisés dans l'EU1 ou l'EU2. 5) Prélèvements sanguins: ils sont au nombre de 4 , et durent moins de 3 min, préhension de l'animal inclue. Ils sont réalisés dans l'EU1 sur des animaux n'ayant subi aucun test au préalable. 6) Chirurgie: sur animal adulte une chirurgie de 60 min environ est pratiquée; sur animal adolescent 2 chirurgies sont pratiquées, une à 4 semaines d'une durée moyenne de 35 min et une au moins 5 semaines plus tard d'une durée de 40 min environ. Les chirurgies sont réalisées dans l'EU1.

Impact sur les animaux

1) L'hebergement individuel peut induire un état de stress de degré modéré puisque de courte durée. 2) Les injections intrapéritonéales peuvent engendrer un léger inconfort. 3) Le stress aigu sera à l'origine d'un incomfort passager, sans conséquences à long terme. 4) Les tests comportementaux sont basés sur les comportements innés des animaux et sont donc sans effet indésirable attendu. 5) Les prélèvements sanguins nécessitent une légère incision de la queue, ce qui peut entrainer une gêne et une légère douleur très locale et de très courte durée avec un risque très faible d'une hypovolémie / anémie en cas de saignement non maitrisé, ce que nous n'avons jamais observé par le passé. De plus, un saignement non maitrisé pourrait entrainer une hypovolémie / anémie, ce que nous n'avons jamais observé par le passé. 6) Les procédures chirurgicales, comme l'implantation de dispositifs pour l'enregistrement neuronal, comportent un risque de complications telles que des infections ou des réactions inflammatoires. Elles peuvent également générer de la détresse et du stress ainsi que de la douleur postopératoire d’un degré de gravité modéré, qui sera minoré par les antalgiques administrés.

Devenir

Les souris sont toutes euthanasiées en vue de prélever le cerveau pour analyse.

Remplacement

L’étude de comportements, notamment sociaux et relatifs aux emotions, ne peut être réalisée que sur animaux vivants ce qui rend impossible leur remplacement par des modèles in vitro ou in silico.

Réduction

Nous prévoyons d’utiliser le nombre minimal de souris nécessaire pour obtenir des analyses statistiques fiables et cohérentes. Pour les études comportementales, afin de réduire au maximum le nombre d'animaux utilisés, nous effectuerons lorsque cela est possible sans biaiser les résultats de l'experience plusieurs test sur les mêmes animaux.

Raffinement

Pour réduire la souffrance imposée par le protocole, les règles suivantes seront appliquées pour le bien-être des animaux: 1- En amont des tests comportementaux, toutes les souris seront habituées à l'expérimentateur par des pesées hebdomadaires. Elles seront acclimatées aux pièces de test pendant une durée d'au moins 45 min avant le démarrage des tests, et surveillées pendant au moins 30 min à l'issue des tests afin de détecter l'apparition d'une anomalie comportementale (stéréotypie, prostration, grooming excessif…). 2- Avant les chirurgies, un analgésique sera administré en sous-cutané, à titre préventif afin d’éviter la souffrance post-opératoire. 3- Les chirurgies se feront sous anesthésie générale. Durant la chirurgie, la température de l’animal sera contrôlée par une sonde durant la chirurgie, et maintenue grâce à un tapis chauffant. Un gel ophtalmique sera appliqué sur les yeux pour prévenir la déshydratation oculaire. Un analgésique sera injecté avant la chirurgie ainsi que 24h après. 4- Après la chirurgie, de la nourriture humidifiée sera mise à disposition au sol de la cage. L’état de l’animal et la bonne cicatrisation de l’incision dans la peau de la tête seront contrôlés quotidiennement pendant la semaine suivant la chirurgie. Des points limites ont été établis pour chaque critère avec un arbre de décision. Si l’animal perd du poids, de la nourriture enrichie humide sera fournie. Si la plaie ne cicatrise pas correctement, elle sera désinfectée et surveillée. Si la souris est en souffrance, un analgésique sera injecté. Si les anomalies persistent, le vétérinaire sera contacté afin de prendre les mesures les plus adaptées pour le bien-être de l’animal.

Choix des espèces

La neurogenèse dans le cerveau adulte, qui est notre candidat mécanistique pour expliquer les effets de l'isolement social, a été largement étudiée chez les rongeurs, lesquels représentent un modèle pertinent en raison de la similitude de leurs réponses physiologiques au stress avec celles des humains. Ils permettent ainsi une exploration intégrée des effets comportementaux, neurobiologiques et génétiques du stress. Par conséquent, la souris a été choisie comme modèle principal dans ce projet car 1) il est en continuité avec les études publiées sur des modèles équivalents , et 2) il permet l'utilisation d'outils transgeniques pour valider les hypothèses que nous pourrons formuler à l'issue des études. Les animaux seront utilisés à partir du sevrage puisque notre modèle a pour objectif d'étudier l'impact de l'isolement social à l'adolescence (P21-P35) sur la vulnérabilité / résilience à développer des troubles anxieux à l'âge adulte.

Des prises de sang toutes les six minutes pendant deux heures, deux séances d'IRM de deux heures et deux semaines d'isolement en cage individuelle après la pose chirurgicale d'une pompe sous la peau : 72 souris de 12 à 14 mois vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour analyser leur cerveau. Ces souris portent des mutations qui reproduisent des traits de la maladie d'Alzheimer et perdent progressivement leurs capacités cognitives. Le projet évalue si une hormone de la reproduction délivrée en continu restaure leurs connexions cérébrales, piste ouverte par des résultats obtenus chez des personnes porteuses d'une trisomie 21. Le porteur affirme qu'aucune alternative non animale ne permet de mesurer en même temps performances cognitives, connectivité cérébrale et effets secondaires.

Objectifs

La maladie d’Alzheimer (MA) est la démence la plus fréquente chez les personnes âgées. Sa prévalence augmente exponentiellement après 65 ans et elle touche 23% de la population après 80 ans. Compte tenu du vieillissement démographique, le nombre de personnes touchées pourrait doubler d’ici à 2050. Les mécanismes de neurodégénérescence évolutive de la MA ne sont pas encore clairement compris, néanmoins on sait que les phénomènes d’agrégation de protéines caractéristiques de la maladie sont responsables de modifications/pertes de connectivité entre différentes structures du cerveau avec des conséquences fonctionnelles. Il parait donc essentiel de comprendre et tenter de rétablir les connexions cérébrales dans cette maladie. Dans un modèle de souris mimant la MA, des troubles de la mémoire caractéristiques de la maladie évoluent progressivement entre 3 et 12 mois de vie. Une étude récente en Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) a révélé que, dès 5 mois, ces souris présentent des modifications de la structure et de la fonction du cerveau. Par ailleurs, une diminution de la sécrétion d’une hormone, l’hormone principale de la reproduction (gonadotropin-releasing hormone) a été observée à l’âge de 12 mois chez ces animaux, période où les déficits cognitifs sont bien marqués. Récemment, il a été démontré que chez des patients atteints de trisomie 21, rétablir la libération pulsatile de GnRH à l’aide de pompe, améliore les connexions cérébrales ainsi que la cognition. Dans notre modèle de souris, ce traitement a permis de restaurer la mémoire à un niveau similaire à celui des animaux sains. L’objectif de ce projet est d’étudier par IRM l’effet d’un traitement hormonal de GnRH sur la structure et le fonctionnement du cerveau d’un modèle de souris génétiquement modifiée mimant la maladie d’Alzheimer. Ce projet se déroulera dans deux établissements utilisateurs (EU) différents EU1 et EU2. Plus précisément, nous chercherons à : • caractériser les modifications cérébrales de ces souris en lien avec la maladie d’Alzheimer, afin d’avoir une référence pour évaluer les effets du traitement ; • étudier l’impact du traitement sur la structure et le fonctionnement du cerveau, pour vérifier s’il améliore ces paramètres. Pour cela, nous réaliserons des images cérébrales par IRM avant et après le traitement hormonal afin d’observer d’éventuels changements dans l’anatomie et les connexions du cerveau.

Bénéfices attendus

Près de 70 millions de personnes dans le monde sont atteintes de la maladie d'Alzheimer, et aucun traitement réellement efficace n'existe à ce jour. Les thérapies actuelles, notamment celles visant à éliminer certaines protéines impliquées dans la maladie, n'ont montré que des effets limités. Face à cette situation, les professionnels de santé disposent de peu d’options pour soulager les patients, tandis que leurs proches doivent faire face à une évolution inexorable de la maladie. Un traitement hormonal, déjà testé avec succès dans une autre maladie neurologique (la trisomie 21), pourrait offrir une nouvelle piste. En étudiant son effet sur un modèle de souris, nous espérons mieux comprendre son impact sur le cerveau et ouvrir la voie à un essai clinique chez l’humain. L’objectif est de développer une approche qui améliore la qualité de vie des patients et offre un nouvel espoir aux familles concernées.

Procédures

Afin d’évaluer la perte cognitive (anxiété/locomotion), la mémoire spatiale à court terme et la discrimination d’odeurs, des tests comportementaux (maximum trois tests, espacés d’au moins deux jours) seront réalisés dans l’EU2 chez les souris, tous les deux mois à partir de l’âge de 4 mois. La durée maximale d’un test est de 15 minutes. À l’âge de 12 à 14 mois, les souris seront transférées sur le site de l’EU1. Les interventions ci-dessous se dérouleront dans l’EU1. Les animaux seront soumis à une chirurgie courte sous anesthésie générale de 25 minutes pour implanter une petite pompe pour délivrer le traitement . Après la chirurgie les animaux seront placés dans des cages individuelles pendant deux semaines . Les souris subiront deux sessions d’IRM, espacées de 15 jours : une avant et une après le traitement. Le passage en IRM est prévu pour une durée moyenne de deux heures, sous anesthésie. Entre les deux sessions d’IRM, les animaux seront soumis à des tests comportementaux visant à évaluer différentes fonctions cognitives et motrices. Ces tests seront réalisés dans un environnement calme, après une période d’habituation de 30 minutes pour limiter le stress. Chaque souris passera 2 tests, espacés d’au moins deux jours pour éviter toute surcharge.. Afin de s’assurer de l’efficacité du traitement, les animaux subiront 4 jours après le début du traitement, des prélèvements de sang toutes les 6 minutes pendant 2h Les surfaces et équipements seront nettoyés entre chaque passage pour éviter toute influence extérieure. Deux prélèvements vaginaux seront effectués après la première et la deuxième IRM. La durée du prélèvement vaginal est de 3 secondes.

Impact sur les animaux

La chirurgie nécessaire à l’implantation de la pompe sous la peau pour délivrer le traitement peut générer de la douleur chez l’animal. Les lavements vaginaux sont non douloureux mais peuvent être inconfortables pour la souris. Les prises de sang peuvent générer une douleur ponctuelle au moment de la piqure. L’hébergement en cage individuelle peut provoquer un stress. Les tests de comportement consistant à déterminer l’activité locomotrice, l’anxiété et le stress des souris ou les performances cognitives peuvent entraîner une augmentation temporaire du stress. Une légère réduction de l’activité spontanée peut être observée après certaines manipulations, mais celle-ci reste transitoire. Les sessions d’IRM, bien que réalisées sous anesthésie pour éviter tout inconfort, nécessitent une récupération progressive de l’animal après l’examen. Toute manipulation des animaux peut provoquer du stress, de la fatigue et de l’inconfort. Notre modèle de souris mime la maladie d’Alzheimer avec une perte des fonctions cognitives progressives, à partir de 3 mois et maximale à 12 mois.

Devenir

À l’issue du protocole, toutes les souris seront mises à mort afin de procéder à des analyses anatomiques et histologiques. Ces analyses sont indispensables pour compléter les données d’imagerie et vérifier les effets du traitement à un niveau cellulaire et tissulaire. L’examen des structures cérébrales permettra d’évaluer d’éventuelles modifications induites par le traitement, telles que des changements dans l’intégrité des tissus ou la connectivité entre différentes régions du cerveau. De plus, des analyses histologiques permettront d’étudier des marqueurs spécifiques impliqués dans la maladie, afin de mieux comprendre les mécanismes d’action du traitement et d’évaluer son potentiel pour une application clinique future.

Remplacement

Nous étudions les effets d’un traitement sur la structure et le fonctionnement du cerveau chez un modèle préclinique de souris afin d’évaluer son efficacité et sa sécurité avant d’envisager des études cliniques chez l’humain. À ce jour, il n’existe pas d’alternatives non animales permettant de mesurer simultanément les performances cognitives, la connectivité cérébrale et d’éventuels effets secondaires du traitement. Les approches in silico ou in vitro, bien qu’utiles pour certaines analyses moléculaires et cellulaires, ne permettent pas d’étudier l’effet global du traitement sur un organisme vivant. L’utilisation d’un modèle animal est donc nécessaire pour évaluer l’impact du traitement sur les fonctions cérébrales, identifier d’éventuels effets indésirables et déterminer les conditions optimales d’administration. Ces données sont essentielles pour mieux comprendre les mécanismes d’action du traitement et appuyer son éventuelle application clinique.

Réduction

Notre recherche vise à explorer des processus physiologiques et physiopathologiques de l’anatomie cérébrale et de sa fonctionnalité en réponse à l’administration du traitement hormonal. Nous avons déterminé le nombre d’animaux nécessaire et suffisant en fonction des nécessités expérimentales pour réaliser des statistiques significatives. Nous avons choisi une méthode permettant de faire un suivi au cours du temps. Ainsi, les mêmes souris sont utilisées pour la première IRM, pour le traitement et pour l’observation des effets du traitement après la seconde IRM. De plus, l’IRM est une méthode qui permet de regarder de nombreux paramètres sur un même animal : la structure et le fonctionnement du cerveau et tous les paramètres cérébraux qui pourraient être modulés avec le traitement. Cela permet de réduire considérablement le nombre d’animaux et le nombre d’expériences à réaliser pour obtenir ces informations si nous n’avions pas recours à l’IRM.

Raffinement

Les animaux seront habitués dès leur plus jeune âge à être manipulés par le même chercheur qui ne changera pas au cours du protocole. Ils seront manipulés par cette personne pour s’habituer à lui et à son odeur. Cela permet de limiter le stress de la souris lorsqu’elle commence le protocole. Les souris devront être transportées entre deux animalerie où le projet se réalise. Un raffinement sera apporté lors du transport. Un temps de 15 jours sera laissé pour leur permettre de s’habituer à la nouvelle animalerie et se remettre du stress généré par le transport. Les animaux seront hébergés dans une animalerie agréée conventionnelle, en groupe jusqu’à la chirurgie puis placés dans des cages individuelles. Les animaux seront de nouveau manipulés par le chercheur pour se réhabituer à lui dans la nouvelle animalerie. Une première IRM sera réalisée par une personne qualifiée et spécialiste de la pratique de cet examen chez la souris. L’IRM n’est ni invasive, ni douloureuse et se déroulera sous simple anesthésie générale. Les souris subiront ensuite une chirurgie courte pour implanter les pompes sous cutanées permettant de délivrer le traitement. La chirurgie se fera sous anesthésie générale avec application d’un antiseptique sur la plaie pour éviter tout risque d’infection. Pour la prise en charge de la douleur, une analgésie sera assurée 30 minutes avant la procédure. Une ré-administration pourra être effectuée si nécessaire, selon l’évaluation clinique des animaux. Si des signes de douleurs persistants se manifestent, l’animal sera sorti du protocole. Mise en place de points limites précoces. La seconde IRM se pratiquera dans les mêmes conditions que la première. La mise à mort sera effectuée par un chercheur habitué à réaliser cette intervention et après injection d’un analgésique et sous anesthésie

Choix des espèces

Le protocole d’étude du traitement hormonal (GnRH) a été mis au point chez la souris, nous gardons cette espèce pour obtenir une répétabilité du protocole dans des conditions identiques. Le traitement est étudié chez un modèle génétiquement modifié qui permet d’obtenir un phénotype mimant des traits pathologiques de la maladie d’Alzheimer (MA), pathologie pour laquelle nous étudions le traitement. L’utilisation de souris génétiquement modifiées est donc indispensable à l’étude du traitement en phase pré-clinique. Les animaux utilisés sont des adultes de 3 à 15 mois ; en effet l’étude de l’hormone GnRH dans ce modèle de souris nécessite d’utiliser des animaux adultes qui commencent à développer des altérations cognitives marquées autour de l’âge de 12 mois et ces troubles persistent jusqu’à la fin de la vie de l’animal. Nous avons déjà des données préliminaires dans cette tranche d’âge et pour pouvoir comparer les données il est nécessaire de respecter cette limite d’âge.

Une injection de virus dans la région de l'œil, sous anesthésie, ouvre le protocole pour 448 souris, dont la moitié porte des mutations reproduisant la maladie d'Alzheimer. Toutes vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis tuées à sept mois pour prélever leur sang et leur cerveau. L'injection peut provoquer un saignement oculaire et une inflammation, avec œil fermé et écoulement. Le porteur annonce quatre tests comportementaux de 8 à 70 minutes portant sur l'exploration et la mémorisation, sans préciser lesquels.

Objectifs

La maladie d’Alzheimer MA est une maladie neurodégénérative, au cours de laquelle les cellules du cerveau dégénèrent. Elle affecte environ 1 million de personnes en France et il n’existe aucun traitement efficace à ce jour. Notre activité de recherche est dédiée à l'étude des mécanismes cellulaires impliqués dans la MA. L’objectif est de comprendre le fonctionnement de cette maladie, afin de trouver des moyens d’action dans le système nerveux qui permettront de ralentir le développement de la MA.

Bénéfices attendus

L’objectif final est d'améliorer la qualité de vie des personnes atteintes par la MA. Les bénéfices à plus court terme, concernent d'une part la compréhension des mécanismes de fonctionnement de la MA et d'autre part de trouver des moyens d’action sur le système pour réduire le développement et l’agressivité de la MA.

Procédures

Les jeunes adultes de 3 mois recevront une injection unique (durée une minute) sous anesthésie gazeuse, d'un virus qui a pour effet de retarder l'apparition des symptômes de la MA. A l'âge de 6,5 mois, les animaux subiront 4 tests comportementaux dont la durée varie entre 8 minutes et 70 minutes. La finalité de ces tests consiste à étudier l'activité d'exploration et la mémorisation. A la fin de la procédure, tous les animaux seront anesthésiés en vue d'un prélèvement sanguin et d'une perfusion.

Impact sur les animaux

L'injection du virus est susceptible de provoquer un stress lié à la manipulation de l'animal, un saignement oculaire, une inflammation (oeil fermé, écoulement oculaire...). Les tests comportementaux peuvent être à l'origine de stress de courte durée qui s'atténuera avec la fréquence des séances d'habituation des animaux.

Devenir

A l’issue de la procédure, tous les animaux seront mis à mort sous anesthésie générale profonde pour réaliser des prélèvements de sang et de tissus cérébral à des fins d'histologie. Ceci permettra de comprendre les mécanismes impliqués dans la maladie d'Alzheimer.

Remplacement

Bien que des progrès considérables aient été faits dans la modélisation des pathologies à l’aide de systèmes cellulaires et moléculaires innovants, ces modèles ne fournissent que des informations très partielles. Il est encore à ce jour indispensable d’utiliser des animaux pour mieux appréhender la complexité des interactions cellulaires et moléculaires et développer de nouvelles thérapies adéquates pour traiter des maladies neurodégénératives comme la MA. En ce sens, nous développons aussi des approches expérimentales in vitro dont les résultats doivent dans tous les cas être confortés in vivo. L’efficacité de futurs traitements originaux doit se traduire par une amélioration biologique/histologique et comportementale dans des modèles murins, notamment le modèle souris de la MA. Ces souris représentent un modèle de choix pour l’étude de la maladie car elles développent rapidement une MA expérimentale (dès 2 mois), laquelle est similaire à celle observée chez l’homme.

Réduction

Le nombre de lots expérimentaux et d'animaux au total : souris Contrôles (mâles+ femelles) n= 7 groupes x32 souris = 224 - souris modèle Alzheimer (mâles+ femelles) n= 7 groupes x32 souris = 224 Soit 448 animaux. Ce nombre d'animaux a été réduit à son minimum pour pouvoir être validé d’un point de vue statistique notamment pour les études comportementales, d'autant que nous travaillons sur des souris issues de plusieurs reproductions.

Raffinement

Les souris seront hébergées sous environnement contrôlé, dans des cages enrichies (dômes en papier, nids végétaux à base de fibres courtes de coton). Une observation quotidienne des animaux sera effectuée pour s’assurer de leur bien-être. Au cours de l'injection dans la région de l'oeil, chaque souris sera préalablement anesthésiée et recevra une goutte de collyre (anesthésie locale). Suite à l'injection, une attention particulière sera accordée aux yeux lors de l'observation quotidienne afin d'identifier de possibles effets indésirables (œil fermé, saignement, inflammation, écoulement oculaire…). Toutes les évaluations de l'état des animaux seront faites selon une grille d'évaluation adaptée. Préalablement aux tests comportementaux, les souris seront habituées à la préhension et à l'expérimentateur.

Choix des espèces

Les souris constituent des modèles de choix pour notre travail car elles sont couramment utilisées comme modèles de la MA, ainsi que comme modèle pré-clinique pour tester les effets in vivo de molécules thérapeutiques potentielles. Pour nos études, nous utiliserons des souris sauvages et des souris génétiquement modifiées modèle de la maladie d’Alzheimer. Les animaux seront utilisés à 4 stades : 1) Stade jeune adulte 3 mois, dans lequel une injection sera faite, permettant ainsi l’expression des variants de protéines d’intérêt dans les neurones. 2) Stade adulte 4 mois afin de tester des stades intermédiaires sans participer aux tests comportementaux. 3) Stade adulte à l’âge de 7 mois. Cet âge représente une phase de la maladie dans laquelle nous observons des marques évidentes de la pathologie, aussi bien au niveau comportemental que biochimique et histopathologique. Le comportement des animaux sera testé à partir de 6,5 mois, et ce pendant environ 15 jours. 4) Stade adulte à l'âge de 7 mois. A ce stade les animaux seront mis à mort.

Un traumatisme crânien est provoqué chirurgicalement chez 500 souris, qui reçoivent ensuite une injection d'antidépresseur dans l'abdomen à l'état vigile, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Toutes sont tuées pour l'analyse post-mortem des processus oxydatifs et inflammatoires du cerveau. Le médicament testé est déjà autorisé chez l'être humain, et le porteur espère lui ouvrir une nouvelle indication pour les personnes victimes de traumatisme crânien. Comment le traumatisme est produit, avec quel appareil et à quelle énergie, n'apparaît nulle part, pas plus que les tests censés révéler les troubles de la mémoire et les signes d'anxiété annoncés chez les animaux.

Objectifs

Le traumatisme crânien (TC) est l'une des principales causes de mortalité et de handicap chez les jeunes, et malheureusement, à ce jour, aucun traitement efficace ne permet de limiter ces déficits. Les séquelles post-TC sont en partie liées à l’activation précoce de mécanismes de stress oxydant et d’inflammation, et de récentes études suggèrent que la modulation de différentes voies biologiques permet de limiter ces processus dans des modèles précliniques de TC. Les TC légers concernant le plus grand nombre d’individus en clinique, nous proposons d’évaluer si un médicament antidépresseur (ayant obtenu une autorisation d’utilisation chronique en clinique humaine) pourrait également exercer des effets bénéfiques en traitement ponctuel dans un modèle de TC léger chez la souris, notamment sur le stress oxydant et l’inflammation post-traumatiques, ce qui aboutirait in fine à une nouvelle indication en clinique pour ce médicament.

Bénéfices attendus

Etant donné que le médicament que nous évaluerons dans ce projet est d’ores et déjà autorisé en clinique humaine, s’il se révèle bénéfique dans notre modèle murin, son utilisation chez les patients victimes de traumatisme crânien pourra rapidement être proposé, ce qui constituera donc une nouvelle indication pour ce médicament.

Procédures

Les animaux seront soumis à une procédure chirurgicale puis à une injection d’antidépresseur par voie intrapéritonéale en vigile.

Impact sur les animaux

Etant donné que le degré de traumatisme crânien visé est léger, et sur la base de notre expérience et des données de la littérature, la mortalité des animaux subissant l’intervention nécessaire au modèle est généralement nulle. Cependant, suite à l’anesthésie gazeuse, la mortalité peut survenir par non reprise d’une respiration spontanée, même si cet évènement reste très rare d’après notre expérience. Toujours d’après notre expérience, la modélisation du TC s’accompagnera d’une période de baisse de prise de nourriture mais sans conséquence significative sur les paramètres de suivi quotidien des animaux (poids, apparence, comportement spontané et lors de la manipulation). Le comportement des animaux exposés au TCL pourra être légèrement modifié : ils pourraient développer des problèmes de mémoire et montrer des signes mineurs d’anxiété.

Devenir

A la fin de la procédure, les souris seront mises à mort pour analyse post mortem, permettant d’évaluer si le traitement antidépresseur utilisé permet de réduire significativement ces processus post-traumatiques et donc d’améliorer la récupération après le TC.

Remplacement

Nos recherches portent sur l’intégrité du cerveau en contexte de traumatisme crânien, en s’intéressant plus particulièrement aux phénomènes oxydatifs et inflammatoires impliquant de nombreux acteurs cellulaires et moléculaires. Si certains de ces mécanismes peuvent être étudiés à l’aide de modèles in vitro, le recours à des modèles animaux reste indispensable pour appréhender les processus complexes propres aux animaux vivants. Le modèle murin est essentiel à cette étude visant à mieux comprendre ces mécanismes dans une perspective thérapeutique.

Réduction

Les études prévues nécessiteront l’utilisation 500 animaux au maximum. L’effectif nécessaire a été évalué de manière statistique, et dans le but de réduire au maximum l’utilisation d’animaux, tout en s’assurant d’atteindre les objectifs spécifiques fixés. L’étude pilote réalisée uniquement sur les animaux TC permettra d’identifier la dose optimale d’antidépresseur ; dans une deuxième étape du projet, l’étude sera poursuivie à la dose optimale d’antidépresseur et les groupes contrôles seront cette fois-ci inclus. Ainsi, l’étude pilote permettra de réduire le nombre total d’animaux utilisés pour notre projet. L’effectif prévu nous permettra d’évaluer si notre traitement diminue les processus oxydatifs/inflammatoires post-traumatiques chez le mâle et la femelle, tout en déterminant la dose optimale à utiliser.

Raffinement

Les procédures prévues ont été raffinées pour réduire au maximum le stress physique et physiologique, et toute forme de souffrance chez les animaux au-delà du phénomène traumatique que nous étudions. Les animaux seront habitués aux conditions d’hébergement de l’établissement utilisateur. Ils seront hébergés en groupes de 4-5 individus dans un environnement enrichi. Des aliments (croquettes) ainsi que de l’eau gélifiée seront déposés directement dans chaque cage à la suite de la procédure chirurgicale afin de favoriser à la fois la consommation de nourriture et l’hydratation des animaux. Une fiche de suivi sanitaire (annexe 1) permettra de suivre l’état général des animaux pendant les 48 heures post chirurgie (poids, apparence et comportement spontané et lors de la manipulation) et de s’assurer que les points limites ne soient pas atteints. L’ensemble du personnel en charge de la surveillance des animaux sera formé à l’utilisation de cette fiche de suivi sanitaire. Les animaux seront mis à mort de manière précoce par dislocation cervicale dans le cas où les points limites seraient atteints.

Choix des espèces

Le modèle murin est utilisé en raison de sa pertinence biologique, génétique et physiopathologique, permettant d'étudier de manière fiable les mécanismes impliqués dans le domaine des neurosciences et plus particulièrement du traumatisme crânien dans le respect des principes des 3R. Ce modèle est au cœur de notre recherche, car il permet de reproduire des lésions cérébrales et d’observer les mécanismes sous-jacents aux dysfonctionnements neurologiques. En outre, la souris est un modèle bien établi pour étudier les effets des traumatismes crâniens et le stress oxydatif, ce qui nous permet de situer nos résultats dans un cadre scientifique validé. Son utilisation permet également de tester plus facilement des stratégies thérapeutiques innovantes. Cette espèce animale constitue ainsi un outil essentiel au sein de notre équipe pour approfondir la compréhension des altérations cérébrales et des mécanismes sous-jacents aux lésions cérébrales dans le cadre de pathologies neurodégénératives. Les animaux arriveront dans l’animalerie de l’établissement à l’âge de 8 semaines. Ils auront 9-10 semaines au moment de la chirurgie, ce qui correspond au stade de jeune adulte, stade pertinent car c’est un âge particulièrement propice aux traumatismes crâniens en clinique humaine.

Une douleur chronique est provoquée par injection intra-articulaire, associée à une maladie cardiovasculaire et à un régime hypercalorique, chez 200 souris dont une partie est privée d'un gène lié à la douleur, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune passe trois tests comportementaux étalés sur trois semaines, puis deux à trois heures d'anesthésie pour cinq séquences d'IRM, avant une chirurgie terminale de prélèvement. Le porteur écrit que cette douleur ne devrait pas affecter le bien-être quotidien des animaux, et précise deux phrases plus loin qu'elle ne pourra pas être soulagée, l'étude portant sur la douleur elle-même. Même chose pour les troubles cardiovasculaires induits et le risque d'accident vasculaire cérébral qui les accompagne, auxquels les souris ne seront pas soustraites, toutes étant tuées à l'issue pour le prélèvement d'organes.

Objectifs

La douleur chronique est un problème de santé majeur, souvent lié à d’autres maladies comme les maladies cardiovasculaires (MCV). Ces liens suggèrent des mécanismes biologiques communs. Cette étude fait partie d’un projet visant à mieux comprendre ces interactions. Dans une première phase du projet, nous avons déjà étudié des souris avec des techniques d’imagerie cérébrale avancées (IRM) et des tests comportementaux. Nous avons découvert que la douleur chronique associée aux MCV pouvait entraîner des troubles de la mémoire et de l’anxiété, avec des différences entre mâles et femelles. Chez les mâles, les MCV semblaient modifier l’anatomie du cerveau, tandis que chez les femelles, les troubles étaient plus liés à des changements dans certaines connexions cérébrales. En parallèle de notre étude chez la souris, une grande étude génétique sur 29 000 personnes a montré que la perte d’un gène particulier était associée à un risque plus faible de développer une douleur associée à des comorbidités. Cela suggère que ce gène pourrait jouer un rôle dans ces maladies. Nous voulons donc tester cette hypothèse en étudiant des souris dépourvues de ce gène. L’objectif est de voir si ces souris sont ainsi protégées des effets négatifs de la douleur chronique et des MCV. Nos recherches ont trois objectifs : (i) comprendre l’effet de l’absence de ce gène sur des souris saines ; (ii) voir si l’absence de ce gène induit des modifications chez les souris exposées à la douleur chronique et aux MCV ; (iii) explorer si ce gène joue un rôle dans les différences observées précédemment entre les sexes. Grâce à l’imagerie cérébrale et aux tests comportementaux, nous chercherons donc à identifier des zones du cerveau spécifiquement touchées. Cette étude pourrait aider à mieux comprendre le rôle du gène cible et ouvrir la voie à de nouvelles pistes pour traiter la douleur et ses effets associés chez l’Humain.

Bénéfices attendus

Le bénéfice principal attendu de cette étude est l’obtention d’une meilleure compréhension l’implication d’un gène dans le développement de la douleur et des comorbidités, et des altérations comportementales et de connectivité cérébrale associées. Cette étude mettra en lumière les mécanismes en jeu lors de l’absence de ce gène, chez des animaux souffrants, non souffrants, mâles et femelles. De telles données seront porteuses de bénéfices en santé humaine car elles dévoileront des pistes et des preuves de concept pour la mise en place de stratégies thérapeutiques spécifiques.

Procédures

Les animaux seront soumis à 2 injections réalisées sous anesthésie d'une durée de 15 minutes puis 3 tests comportementaux d'une durée de 5 minutes à 30 minutes à raison de 1 test/jour pendant 3 semaines avec 3 à 7 jours de récupération ente chaque test. Les animaux seront imagés par 5 séquences IRMs au cours d’une seule acquisition, sous anesthésie d'une durée de 120 à 180 minutes, puis subiront une chirurgie terminale pour prélèvement sous anesthésie profonde complété par une analgésie. Pour l’apprentissage des gestes, les animaux seront soumis à des injections sous anesthésie d’une durée de 5 à 30 minutes. Les animaux seront soumis à ces injections un maximum de 3 fois avec un délai d’une semaine minimum entre deux sessions

Impact sur les animaux

Le développement de la douleur chez ces souris ne devrait pas affecter le bien-être quotidien des animaux, ni induire des changements de l’apparence générale. Néanmoins, cette douleur est considérée comme modéré et une gêne au niveau de la patte affectée peut être induites menant potentiellement à des perturbations du mouvement de la patte affectée type boiterie, ou un toilettage excessif. L’étude portant elle-même sur la douleur chronique, celle-ci ne pourra pas être soulagée ce qui peut constituer une nuisance. De la même manière, l’induction d’une maladie cardiovasculaire chez les souris doit pouvoir mener à des perturbations favorisant le risque d’accidents vasculaires cérébraux, cependant l’étude portant elle-même sur la pathologie, les animaux ne pourront être soustraits à cette nuisance. Les injections caudales et intra-articulaires constituent des procédures pouvant induire une douleur légère de courte durée. Enfin, le régime hypercalorique, constitutif de la modélisation des comorbidités, pourrait mener à du surpoids chez certaines souris et donc à d’éventuelles difficultés motrices et d’atteinte de l’eau et/ou de la nourriture.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort et des organes prélevés.

Remplacement

L'étude des animaux modèles de la douleur chronique et ses comorbidités est encore indispensable pour progresser dans la compréhension des mécanismes et caractéristiques génétiques qui les lient. Il n'est pas encore possible de nos jours de modéliser les processus complexes de la douleur chronique associés à l’anxiété, à la dépression et aux maladies cardiovasculaires de façon assez fiable et complète dans un modèle in silico. Il est donc nécessaire de recourir à des modèles animaux dont on analyse la relation entre les différentes pathologies et les altérations cérébrales à l’échelle macroscopique.

Réduction

Le nombre de souris est réduit au minimum d’animaux nécessaires afin d’assurer l’efficacité des tests statistiques et donner des résultats statistiquement fiables dans toutes les expériences réalisées. Pour l'imagerie, le nombre d'animaux a été déterminé sur la base de nos études IRM antérieures. Ainsi 15/groupe/sexe sont nécessaires et suffisants pour comparer les réseaux fonctionnels et évaluer les modifications de connectivité structurelle entre les groupes. Dans le cadre de cette étude, la même cohorte de souris sera utilisée pour tout les tests (comportement puis imagerie). C'est pourquoi, pour toutes nos analyses, nous utiliserons 15 animaux par groupe.

Raffinement

Les animaux bénéficieront de soins appropriés pour optimiser leur bien-être, tels que des éléments d’enrichissement (carrés de coton pour l’édification du nid, des morceaux de bois pour que les animaux usent leurs dents, et des tubes pour fournir un abri) et d’un suivi quotidien. De plus, ils seront maintenus en groupe sociaux. L’état de santé des animaux sera surveillé tout au long de l’expérience par du personnel formé, avec une observation détaillée. Durant l'examen IRM, le raffinement sera respecté par l'usage d'une anesthésie afin de réduire au maximum le stress de l'animal. La température et la respiration des animaux seront en permanence surveillées par un système de monitorage. En cas de chute de la température et/ou de la respiration non gérable, l'acquisition en cours sera immédiatement interrompue et l'animal sorti de l'IRM. Il sera alors placé dans une cage mise sous une lumière chauffante jusqu'à son réveil, sous surveillance. Une liste de points limites ont été établi pour chaque procédure expérimentale ainsi que pour l’hébergement afin de soustraire l’animal à la souffrance. Concernant la chirurgie terminale, les souris seront sous anesthésie générale, et la couverture analgésique sera renforcée avec une injection locale 5 minutes avant la chirurgie. Dans un objectif de raffinement une analgésie locale sera aussi effectuée en plus de l’anesthésie générale, 5 minutes avant les injections.

Choix des espèces

La souris (Mus musculus) est l’espèce de choix pour générer des modèles de maladies humaines. Son anatomie, sa physiologie et la génétique sont bien connues. De plus, les méthodes pour la manipulation génétique de ces animaux sont les plus développées. La nécessité d’utiliser des transgéniques est liée à l’absence de tout mutant spontané dans une espèce de mammifères qui correspond à la maladie humaine. Pour ce projet nous utiliserons des âgées de 6 à 10 semaines étant l'équivalent de l'âge adulte chez l'Homme, puisque l’étude repose sur l’exploration de l’anatomie, fonctionnelle et structurelle du cerveau mature. C’est aussi l’âge où le comportement exploratoire et les aptitudes de mémorisation sont présentes.