Système nerveux

Tuées à la fin des procédures pour prélèvement de tissus, 900 souris au maximum vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles enchaînent des tests comportementaux quatre à sept jours par semaine pendant six semaines, dont un test de coordination, un test de motivation, un test d'addiction avec jusqu'à dix injections de drogues, et un apprentissage par récompense obtenu en réduisant leur ration pendant dix-huit jours jusqu'à 15 % de perte de poids. Une partie est hébergée seule pendant quatre semaines, et les souris qui servent de partenaires dans le test de sociabilité peuvent être agressées et blessées par les souris mutantes. Le porteur annonce huit à dix animaux par groupe comme effectif minimal, sans détailler comment ces groupes conduisent au total de 900.

Objectifs

Nous étudions une maladie rare et invalidante avec des troubles du mouvement. Cette maladie est due à des mutations d’un gène exprimé dans une région du cerveau qui contrôle l’exécution des mouvements. Ces mutations pourraient changer le fonctionnement de cette région du cerveau et donc perturber l’exécution du mouvement. Toutefois, cette maladie fait l’objet de peu d’études. Un modèle animal porteur d’une des mutations impliquées dans la maladie humaine a été développé et a permis de montrer que la mutation affecte l’activité dans le cerveau des animaux mutés qui, de plus, ne peuvent pas exécuter certains mouvements complexes. Cependant, les résultats des tests de comportement réalisés dépendent de différents facteurs (coordination, endurance, motivation…) et la région du cerveau concernée est aussi impliquée dans la motivation et d’autres comportements en dehors des mouvements. Les patients présentent d’ailleurs d’autres troubles que ceux affectant leurs mouvements, encore mal documentés, qui pourraient résulter d’un dysfonctionnement de cette région du cerveau en raison de la mutation génétique. L’objectif de ce projet sera donc d’explorer chez ce modèle de souris génétiquement modifiées, avec des tests plus spécifiques, les conséquences de cette mutation sur différents comportements (mouvements, motivation, cognition…), afin de mieux comprendre les perturbations du fonctionnement du système nerveux entrainées par la mutation.

Bénéfices attendus

Les bénéfices seront scientifiques et thérapeutiques. Les troubles du mouvement étudiés ici sont une maladie rare faisant partie d’un ensemble de maladies du mouvement dont les causes sont des perturbations du fonctionnement d’une région du cerveau impliquée dans l’exécution des mouvements. Ces perturbations, plus ou moins sévères, altèrent la qualité de vie des patients et s’accompagnent parfois de troubles psychomoteurs, développementaux, psychiatriques ou cognitifs. Ce projet pourrait donc permettre de mieux comprendre comment cette mutation induit des troubles moteurs ou non moteurs. A ce jour, de nombreux traitements de cette maladie ont été testés avec un bénéfice limité. Le traitement médicamenteux le plus efficace montre un bénéfice variable selon les patients, allant d’une franche amélioration pour une majorité d’entre eux, à une aggravation des symptômes pour certains. Un traitement invasif est également possible mais est envisagé seulement dans les cas les plus graves. Le modèle animal utilisé dans ce projet, avec le complément de caractérisation obtenu grâce à nos travaux, pourrait permettre de tester d’autres traitements médicamenteux pour traiter l’ensemble des troubles observés. A court terme, nous espérons donc que le projet fera progresser les connaissances sur le fonctionnement de cette région du cerveau, sur le lien entre la mutation et les symptômes des patients, et plus généralement sur les causes de plusieurs maladies du mouvement. A plus long terme, les résultats récoltés pourraient permettre de développer de nouvelles thérapies pour cette maladie, et d’en faire profiter l’ensemble des maladies du mouvement altérant les mécanismes dans lesquels le gène muté joue un rôle pour le fonctionnement du cerveau.

Procédures

Les animaux participeront à des tests comportementaux pendant 4 à 7 jours par semaine répartis sur 6 semaines max, visant à évaluer la motricité, l’anxiété, la sociabilité, la motivation, l’apprentissage ou l’addiction. Une partie des animaux commencera par un test de coordination motrice et équilibre (5 jours, 5 essais max par jour de 5min). Puis ils feront un test de motivation (1 jour, 1 essai de 5min). Puis une partie d’entre eux réalisera un test évaluant l’addiction, où ils recevront des injections intrapéritonéales de substances (max 10 injections au total par animal vigile, soit 2 injections par jour pendant 5 jours, d’une durée de quelques secondes par injection). Les autres animaux seront hébergés seuls pendant 4 semaines max pour réaliser un test de motivation, d’endurance et de motricité pendant 4 nuits consécutives, puis un test d’apprentissage par la récompense (10min par essai pendant 4 jours pour habituation, 30min par essai pendant 8 jours pour entrainement puis 1 essai de 60min pour évaluation), où pour obtenir une motivation optimale à chercher la récompense alimentaire, leur apport alimentaire en cage sera réduit (18 jours max). L’autre partie des animaux commencera par un test d’anxiété (1 jour, 1 essai de 10min), puis un test évaluant la démarche, l’équilibre et la coordination (4 jours, 3 essais max par jour de 2min). Ils feront ensuite un test pour évaluer leur sensibilité à l’effort (2 jours, 1 essais de 10min le 1er jour et 8 essais de 2min, le 2e jour), puis seront évalués sur leur sensibilité à la nouveauté (3 jours, dont 1 essai de 30min le 1erjour, de 10min le 2e jour et 2 essais de 5min le 3e jour). Par la suite, les animaux réaliseront un test évaluant leur motricité fine au cours duquel, la nourriture leur sera retirée la veille du test (jeûne de moins de 16 h) afin d’optimiser leur motivation à consommer un capellini (6 jours, 1 essai par jour de 10min pendant l’habituation ou plus lors de l’évaluation). A l’issue de ce test, les animaux auront une semaine de pause, puis seront hébergés seuls pendant 1 semaine pour tester leur capacité individuelle à préparer un nid. Enfin, ils passeront un test évaluant l’équilibre et la coordination (2 jours, 3 essais par jour de 2min), puis un test d’interaction sociale (2 jours, 1 essai par jour de 20min). En fin de procédure, les animaux seront euthanasiés selon une méthode réglementaire afin de réaliser les différents prélèvements et analyses.

Impact sur les animaux

Une mise à jeun sera réalisée sur une durée courte (inférieure à 16h) impliquant un stress, une sensation de faim et un risque de légère perte de poids associée. Une restriction alimentaire sera réalisée sur 18 jours générant un stress, une sensation de faim et une perte de poids (stabilisée à 15 pourcents de perte du poids initial). L’hébergement individuel des animaux à certaines étapes sera associé à un stress. Les injections génèreront un stress et une brève et légère douleur au point d’injection. Les drogues utilisées entraineront une augmentation de locomotion ou d’activité. Les tests comportementaux effectués pourraient induire un stress. Les souris utilisées dans le test évaluant la sociabilité seront susceptibles de se faire agresser par les souris à étudier, impliquant un stress et un risque de blessures.

Devenir

A la fin des procédures, les animaux seront euthanasiés pour permettre les analyses scientifiques par prélèvements de tissus.

Remplacement

Notre projet propose d’étudier les mécanismes et les conséquences d’une mutation d’un gène impliqué dans une maladie humaine touchant les circuits moteurs, les circuits de la récompense, l’apprentissage, l’addiction, la motivation, la sociabilité, la sensibilité à la nouveauté et l’anxiété. Des études in vitro ont déjà été menées pour étudier l’effet de la mutation sur la protéine correspondant au gène muté chez les patients. Cela a permis de démontrer une activité trop importante de cette protéine mutée en réponse à une stimulation dans une lignée de cellules humaines en culture, par rapport à la protéine non mutée. Une modélisation de la structure de cette protéine a permis d’identifier la position de la mutation dans la protéine et de proposer un mécanisme pour expliquer la modification d’activité de la protéine mutée. L’ensemble de ces études soutient donc l’importance de pouvoir étudier les effets de la mutation dans la région du cerveau où ce gène est exprimé en observant les conséquences comportementales de la perturbation de l’activité de la protéine directement dans les tissus où elle est présente. Cette région du cerveau est à la fois impliquée dans le contrôle des mouvements volontaires, l’apprentissage par la récompense, mais aussi dans d’autres fonctions psycho-cognitives (Ex : sociabilité, anxiété, etc…) par ses interactions avec d’autres structures du système nerveux. Le fonctionnement de ce réseau de régions ne peut, à ce jour, pas être reproduit ni modélisé par des modèles de cellules en culture ou par outil informatique. Le projet nécessite donc des approches intégrées sur animal entier et ne peut se faire qu'à l'aide d'études comportementales chez l'animal. Il existe une lignée de souris génétiquement modifiées avec une mutation du gène trouvée fréquemment chez les patients, qui constitue donc un modèle pertinent pour cette étude. D'une façon générale, nous nous efforçons continuellement d'évaluer nos approches et d’adapter nos expériences pour réduire l’utilisation des modèles in vivo autant que possible.

Réduction

Nous chercherons à réduire le plus possible la variabilité expérimentale par des protocoles expérimentaux rigoureux et par l’utilisation de groupes d’animaux les plus stables possibles en termes de génétique et d’hébergement. De plus, les groupes de souris de lignée modèle de la maladie d’intérêt seront issus des mêmes portées dans la mesure du possible et l’élevage des souris sera piloté pour produire les nombres d’animaux strictement nécessaires aux expériences. Le nombre total d'animaux impliqués sera de maximum 900 pour l'ensemble des procédures. Les expériences ne seront réalisées que 2 fois pour confirmation, afin de limiter le nombre d'animaux, une 3ème occurrence ne sera réalisée qu'en cas de résultats incohérents ou contradictoires afin de permettre de conclure. La taille des groupes d’animaux expérimentaux est estimée en se basant sur des travaux précédents, défini comme le nombre minimum nécessaire pour mettre en évidence une différence statistiquement significative sur les paramètres étudiés. Ainsi, il ressort que 8 à 10 animaux par groupe seront nécessaires pour dégager des effets statistiquement significatifs dans les réponses que nous proposons de tester. Les résultats obtenus seront analysés avec des méthodes statistiques rigoureuses et éprouvées.

Raffinement

Pour toute cette étude, les conditions d'hébergement et les protocoles expérimentaux utilisés ont été optimisés pour exposer les animaux au minimum de douleur et d'inconfort possible. Pendant les procédures, en complément de la surveillance quotidienne, ils seront observés et manipulés au moins 4 fois dans une semaine et une pesée sera effectuée entre une fois par jour et une fois par semaine. Les animaux seront hébergés dans des conditions conformes à la règlementation en vigueur pour l’espèce à l’exception des étapes spécifiques au cours desquelles ils devront être hébergés individuellement, ou être soumis à une restriction alimentaire. Lors de ces étapes précises nous surveillerons les animaux de manière spécifique au moins 4 fois par semaine afin de détecter tout signe de détresse chez les animaux. Lorsque cela sera compatible avec notre procédure nous apporterons également un enrichissement supplémentaire. Nous évaluerons les signes de douleurs ou détresse au minimum 1 fois par semaine et pour chaque procédure des points limites sont définis et seront respectés pour éviter toute souffrance animale. Les animaux seront également observés quotidiennement tout au long du projet ; en cas d’anomalie, celle-ci est déclarée à la structure chargée du bien-être animal et au vétérinaire qui apporteront conseils et recommandations pour mettre en place une prise en charge adaptée de l’animal. Dans la procédure nécessitant des injections répétées de substances, nous changerons si nécessaire la zone d’injection. De plus, avant chaque injection nous nous assurerons que la zone soit saine et sans lésion apparente. Nous vérifierons également le bon état général de l’animal lors de la réalisation des tests afin de détecter tout effet secondaire à l’administration de drogue. Pour réduire le stress lors des tests comportementaux, les souris seront manipulées 5min par jour pendant au moins 5 jours avant le début des tests, elles seront également placées au moins 30min avant le test comportemental dans la pièce d’expérimentation et une phase d’habituation au matériel utilisé lors des tests sera prévue. Lors de l’euthanasie médicamenteuse nous administrerons à l’animal un sédatif au préalable, afin d’éviter tout stress ou douleur lors de l’injection de l’euthanasiant.

Choix des espèces

Dans le projet, la souris sera utilisée. Il s’agit du modèle le plus utilisé pour modéliser les maladies humaines du mouvement. La souris, ayant des mouvements coordonnés des pattes, constitue un modèle d'étude du mouvement pertinent, notamment pour l’étude de comportements moteurs élaborés et de mouvements anormaux. De nombreux tests comportementaux nécessaires pour cette étude sont développés chez la souris. De plus, elle est très utilisée pour les études de récompense, addiction, anxiété dont les protocoles sont bien définis. Enfin, la région du cerveau dans laquelle le gène muté est exprimé comporte une organisation anatomo-fonctionnelle proche entre la souris et les primates non humains et humains, faisant ainsi de la souris un modèle particulièrement utile à l'étude de cette maladie. Les expériences ont lieu chez des animaux adultes âgés de 6 à 22 semaines, afin de ne pas interagir avec les phénomènes développementaux. De plus, les tests expérimentaux utilisés sont tous adaptés à des souris adultes avec des capacités motrices bien caractérisées.

Injectés cinq jours de suite sous la peau, 300 rats voient la sensibilité de leur face testée toutes les trente minutes pendant quatre heures, par application de filaments fins et par des jets d'air de trois secondes. Ces procédures impliquent un niveau de souffrance modéré et se terminent par une chirurgie de quatre à six heures sous anesthésie profonde, sans réveil, comprenant une trachéotomie, la canulation de la carotide et de la jugulaire et une craniotomie. L'objet déclaré est de comparer les réactions des mâles et des femelles à une molécule qui déclenche des crises de migraine, la migraine touchant davantage les femmes alors que les études ont surtout porté sur des mâles. Cette molécule, dont le porteur affirme qu'elle provoque une douleur modérée à laquelle l'animal peut se soustraire puisqu'il n'est pas maintenu, n'est jamais nommée dans le résumé.

Objectifs

Ce projet vise à mieux comprendre le rôle d'une molécule capable de déclencher des crises de migraine. Cette molécule, présente dans certaines régions du cerveau et des vaisseaux sanguins, est impliquée dans l’inflammation et la sensibilisation des neurones liés à la douleur. Des études chez l’homme ont montré que l’injection de cette molécule peut déclencher des crises de migraine. Pour mieux reproduire ces conditions en laboratoire, nous utiliserons cette même molécule chez le rat afin d’étudier son impact sur le cerveau et le comportement. Grâce à des analyses biologiques et électrophysiologiques, nous comparerons les réactions des mâles et des femelles, en tenant compte des variations hormonales chez ces dernières. L’objectif est d’identifier d’éventuelles différences entre les sexes pour mieux comprendre les mécanismes de la migraine et, à terme, améliorer les traitements.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à mieux comprendre la migraine en utilisant un modèle animal plus proche de la réalité clinique. La migraine touche plus souvent les femmes, mais les études ont surtout été menées sur des mâles, alors que des différences liées au sexe et aux hormones existent. En étudiant ces différences et le rôle des différentes zones du cerveau, nous espérons mieux comprendre cette maladie. Aujourd’hui, les traitements comme les triptans ne sont efficaces que chez environ 60 % des patients, ce qui suggère l’existence d’autres mécanismes. De récentes découvertes indiquent que le ciblage de certaines voies de la migraine pourrait être une nouvelle piste prometteuse pour développer de meilleurs traitements contre la migraine.

Procédures

Mesure de la sensibilité cutanée : les jours d’injection pendant 4h ; cette mesure se fait par l'application de filaments fins sur la peau de l'animal et par l’envoi d’un jet d’air toutes les 30 min pendant 4 h après l'injection des molécules en sous cutané (chaque application dure 3 secondes). Les jours entre les injections, la mesure se fait une fois. L'électrophysiologie (chirurgie de préparation du rat et enregistrements à proprement dit) n’est réalisée qu'une fois sur chaque rat, en fin de procédure et sous anesthésie générale profonde au 5ème jour d'injection (durée d’intervention : entre 4 à 6h, sans réveil). La chirurgie inclut une trachéotomie , une canulation de la carotide , une canulation de la jugulaire , une craniotomie , et l’exposition de la region d'enregistrement.

Impact sur les animaux

Nous utilisons un modèle de migraine qui provoque une douleur modérée de l’animal. Cette douleur est ressentie après les injections, mais n’empêche pas les mouvements de l’animal. Enfin, les stimulations mécaniques avec les filaments ou les jets d’air induisent un retrait de la face signe d’une douleur modérée. L’animal peut échapper à cette stimulation puisqu’il n’est pas en contention. Cette stimulation dure au maximum 3 secondes.

Devenir

La procédure ne permet pas de réutiliser les animaux. En effet, elle se termine par des études immunohistochimiques et électrophysiologiques : les animaux seront donc mis à mort à la fin de la procédure.

Remplacement

Aucune méthode alternative ne permet de remplacer ce protocole. En effet il est nécessaire de réaliser ces études in vivo, car l’intégration de la douleur implique de nombreuses régions du système nerveux central et périphérique simultanément.

Réduction

Le nombre d'animaux par groupe est fixé à un maximum de 10 pour assurer une étude fiable, en tenant compte des étapes clés comme l’habituation, les injections, les observations comportementales, les prélèvements, la préparation des échantillons et l'electrophysiologie. Les études comportementales étant un facteur limitant, nous prévoyons suffisamment d'animaux pour garantir des résultats solides pour ce modèle de migraine. Enfin, pour prendre en compte les différences entre mâles et femelles dues aux hormones, l’étude inclura les deux sexes.

Raffinement

Avant les études comportementales, les animaux sont placés dans des cages enrichies (tunnels et contacts sociaux) pendant une semaine, puis habitués au nouvel environnement pendant 5 jours pour réduire leur stress. Avant les injections, les rats sont anesthésiés, vérifié par l'absence de réflexe de retrait. La douleur est la principale nuisance identifiée, et pour les stimulations mécaniques, nous suivons les recommandations internationales pour limiter leur durée et intensité.

Choix des espèces

Le rat est couramment utilisé au sein du laboratoire depuis de nombreuses années et dans les études précédentes sur le sujet dans d’autres laboratoires. C’est par ailleurs un des modèles les plus utilisés pour les études comportementales dans le domaine de la douleur. Les animaux seront âgés de 6-12 semaines pour la comparaison avec les autres données de la littérature.

Toutes tuées à l'issue parce que les apprentissages imposés interdisent de les réutiliser, 6 280 souris vont être exploitées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections en état vigile, dont celle d'un agent qui provoque un malaise d'environ une heure, subissent des chocs d'une seconde aux pattes pour un conditionnement, une restriction alimentaire, et pour certaines une chirurgie cérébrale de quatre-vingt-dix minutes. L'objet déclaré est de comprendre comment les substances du cannabis agissent sur la dopamine et sur la frontière entre réalité et imagination. Sur le choix de l'espèce, le porteur écarte les invertébrés, le poisson zèbre et le cobaye, et conclut que la souris est "le modèle idéal", notamment parce que ses installations sont équipées pour les rongeurs.

Objectifs

Ce projet de recherche veut mieux comprendre comment fonctionne notre cerveau quand on pense au quotidien, et comment des problèmes dans ce fonctionnement peuvent être liés à des troubles mentaux. On regarde surtout comment les substances dans le cannabis interagissent avec la dopamine, et comment cela influe sur notre façon d'apprendre de manière fortuit et de faire la distinction entre la réalité et l'imagination. Les premiers résultats montrent que ces substances ont une influence intéressante, surtout sur les associations qu’on faire au quotidien et les symptômes psychotiques. On cherche à savoir pourquoi les réactions varient d'une personne à l'autre, et surtout pourquoi certaines réagissent de façon psychotique au cannabis. On essaye aussi de trouver des moyens pour protéger le cerveau des effets néfastes du cannabis. Plutôt que de suivre les méthodes habituelles, on explore l'idée d'utiliser des substances qui pourraient aider à contrôler les récepteurs dans le cerveau influencés par le cannabis. En fin de compte, ce projet pourrait nous aider à mieux comprendre comment fonctionne notre cerveau, et aussi à créer de nouveaux traitements pour les problèmes mentaux graves.

Bénéfices attendus

Ce projet de recherche se concentre sur le rôle d'un récepteur du cerveau dans les processus d'apprentissage et de mémoire, en mettant particulièrement l'accent sur son implication dans les processus mentaux d'ordre supérieur. En explorant la signalisation de ce récepteur, nous cherchons à mieux comprendre les mécanismes moléculaires liés à des fonctions complexes telles que l'imagination et les croyances. L'objectif global est de dévoiler comment des altérations dans ces processus peuvent contribuer à des troubles psychopathologiques tels que les psychoses et les troubles de la consommation de drogues, qui ont un impact significatif sur la santé publique. Nous examinons également le rôle de ce récepteur dans la modulation de la perception sensorielle, soulignant son lien potentiel avec les états psychotiques. En dévoilant ces mécanismes neurobiologiques, notre recherche vise à approfondir notre compréhension des circuits neuronaux impliqués chez la souris. À plus long terme, nous anticipons que ces découvertes pourraient poser les bases de nouveaux concepts thérapeutiques pour traiter des conditions neuropsychiatriques importantes. En résumé, ce projet offre une opportunité tangible d'approfondir nos connaissances sur le cerveau et de développer des perspectives thérapeutiques novatrices.

Procédures

Les injections se font dans toutes les procédures. La nuisance provoquée par les injections est un stress et la douleur de l’injection (qui est modérée). Les injections ont une durée de 2 secondes environ et elles se font avec les animaux en vigile. Pour la chirurgie (durée 90 minutes environ), les animaux seront d'abord placés dans une boîte contenant d'anesthesique pour l'induction d'une anesthésie générale pour éviter toute douleur.

Impact sur les animaux

Les procédures utilisées dans ce projet varient en fonction de leurs effets sur les souris. Nous utiliserons des protocoles comportementaux et des chirurgies. Quelques souris vont subir une expérience longue qui peut entrainer une perte de poids aux souris. Dans ce protocole aussi les injections d'un agent qui produit du malaise aux animaux pendant environ une heure. Pour un protocole de conditionnement, certains souris reçoivent pendant une seconde des chocs au pied pour induire le conditionnement. Cela leur produit une douleur et du stress également. Dans un autre protocole, la nourriture sera restreinte avant de commencer l’expérience et les souris peuvent avoir une perte de poids. Les autres test comportamentaux n’impliquent pas un risque ou aucune nuisance aux souris, sauf le stress de leur manipulation et déplacement de leur cage à la structure où elles doivent faire la tache comportementale. Pourtant, la nuisance peut être due à l’injection. Cela peut induire du stress aux souris. Les chirurgies entrainent une perte de poids, de la douleur et du stress à la souris.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin des toutes les procédures, car les procédures entrainent une plasticité cérébrale et apprentissage qui empêchent pouvoir utiliser ces animaux à nouveau.

Remplacement

A ce jour, notre connaissance de l'organisation des circuits neuronaux chez les mammifères, y compris l'homme, ainsi que leur plasticité, ne nous permet pas de concevoir et de réaliser des simulations numériques fiables pour étudier les changements qui se produisent. En outre, l'utilisation d'invertébrés, dont le système nerveux est complètement différent, serait inappropriée. Dans ce contexte, le recours à des expériences sur les mammifères reste nécessaire. Le but du projet est d'étudier un phénomène comportemental qui ne peut pas être reproduit par des études in-vitro (dans des cultures cellulaires) car il s’agit de tests comportementaux. De plus, les symptômes de type psychotique sont très complexes et ne peuvent pas être étudiés dans d'autres modèles animaux comme le poisson zèbre, le cobaye...etc. L'utilisation de souris comme modèles animaux pour reproduire certains des symptômes a été le pilier de la littérature.

Réduction

Le nombre d'animaux utilisés dans chacun des groupes expérimentaux ne doit pas dépasser 10 animaux, c'est-à-dire le nombre minimum d'échantillons permettant l'application des tests statistiques classiques dans le domaine et également décrits dans la littérature scientifique sur le sujet. Les chiffres attendus garantissent une bonne interprétation des résultats. Toutefois, si l'expérience montre que les échantillons peuvent être réduits, ils le seront en conséquence.

Raffinement

Pour le R de raffiner, tous les protocoles sont optimisés pour soulager le stress et la douleur des animaux tout au long de cette étude. Les animaux sont logés dans des cages collectives avant et après la manipulation, avec un environnement enrichi (matériel de nidification) et un accès libre à l'eau et à la nourriture. Nous attendons au moins 1 semaine (7 jours) pour permettre aux animaux de s'adapter au cycle jour/nuit de notre animalerie expérimentale. Pour toutes les procédures des points limites ont été mis en place et seront appliqués. Si ce point est atteint, le vétérinaire en sera informé et nous prendrons une décision ensemble pour le bien-être de l’animal. Ensuite, les souris vont subir les protocoles expérimentaux avec accès à la nourriture et à l'eau. Elles seront soigneusement surveillées comme mentionné avant. Dans le cas des expériences de restriction d'eau, le poids et le bien-être des animaux seront soigneusement surveillés. Si des procédures douloureuses sont utilisées (p. ex. chirurgie), l'utilisation appropriée d'un anesthésique et d'un analgésique est prévue. De plus, les animaux seront logés dans des cages collectives avant et après la manipulation. Les souris sont hébergées avec du matériel de nidification en coton dans des conditions optimales de température, d'humidité et de lumière. Les souris sont observées quotidiennement par du personnel qualifié ainsi que par des expérimentateurs formés conformément à la réglementation en vigueur, afin que des mesures d'analgésie et de bien-être soient prises immédiatement si nécessaire. L'établissement des points limites est basé sur une évaluation de l'état général et du comportement des animaux, comme expliqué dans la procédure. Toutes les procédures chirurgicales, tant préopératoires que postopératoires, comprennent également l'utilisation d'analgésiques pour la gestion de la douleur et doivent être effectuées par des expérimentateurs formés à la chirurgie des rongeurs, conformément à la réglementation en vigueur.

Choix des espèces

À ce jour, l'étendue des connaissances concernant l'organisation des circuits neuronaux conservés chez les mammifères, y compris l'homme, et surtout leur plasticité, ne permet pas de concevoir et de mettre en œuvre des simulations numériques fiables permettant d'étudier les changements qui se produisent. De plus, l'utilisation d'invertébrés dont le système nerveux est complètement différent serait inappropriée. Dans ce contexte, l'expérimentation animale reste nécessaire. La souris est le modèle idéal pour ces trois raisons 1) Possibilité d'étudier des mutants pour une protéine donnée, 2) Reproductibilité et comparabilité avec d'autres résultats obtenus dans le laboratoire et la communauté scientifique au sens large. 3) Les installations sont équipées pour les études sur les rongeurs. Les animaux seront âgés de 8-17 semaines pour l’étude des comportements. Les animaux qui vont subir les protocoles comportementauxdoivent être adultes, donc ils devront avoir 10-13 semaines. Pour les animaux qui vont avoir l’une des deux chirurgies, les chirurgies vont être faites à l’âge de 8 semaines, et après une convalescence de quelques semaines, les tests comportementaux seront réalisés. Par conséquent, l’étude avec ces animaux se fera quand ils auront 12-17 semaines.

315 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, chacune recevant des injections de tamoxifène dans la cavité abdominale dès l'âge de dix jours. Le porteur indique que ces injections précoces peuvent provoquer une douleur légère à modérée, un stress lié à la contention, et des effets sur le développement postnatal, la maturation hormonale et le métabolisme du foie. La mise à mort sert à découper le cervelet en coupes pour y mesurer l'activité cérébrale. Les cibles thérapeutiques évoquées pour l'Alzheimer et l'épilepsie restent au conditionnel, l'objet immédiat étant de cartographier les signaux calciques d'un type de cellule gliale, les astrocytes de Fañanas.

Objectifs

Nous cherchons à mieux comprendre le rôle de certaines cellules du cervelet, appelées astrocytes de Fañanas. Nous allons observer comment elles réagissent et communiquent avec leur environnement, en particulier avec les vaisseaux sanguins. Pour cela, nous utiliserons des souris et des techniques d’imagerie pour suivre leurs signaux en temps réel. Nous veillerons à limiter l’utilisation d’animaux autant que possible et à respecter les règles éthiques en vigueur.

Bénéfices attendus

Le projet vise à mieux comprendre le rôle des cellules de Fañanas dans le cervelet, leur régulation des signaux calciques et leurs interactions avec d’autres cellules. En visualisant les dynamiques calciques, nous pouvons cartographier comment les informations sont traitées au niveau cellulaire. Nous utiliserons des techniques d’immunofluorescence pour localiser ces cellules. La recherche pourrait identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour des maladies comme l’Alzheimer et l’épilepsie. L’utilisation de capteurs génétiques et de techniques d’imagerie avancées favorisera le développement de nouvelles technologies et l’amélioration des protocoles expérimentaux.

Procédures

Les souris seront soumises à des injections intrapéritonéales. L'intervention dure en moyenne 1 minute, les animaux seront habitués à la contention avant l'injection.

Impact sur les animaux

1.Injections intrapéritonéales Les injections intrapéritonéales de tamoxifène, réalisées à P10, peuvent induire une douleur légère à modérée et un stress transitoire liés à la contention physique et à la pénétration de l’aiguille dans la cavité abdominale. 2.Effets pharmacologiques du tamoxifène Le tamoxifène, en tant que modulateur sélectif des récepteurs aux œstrogènes, peut provoquer des effets systémiques modérés sur le développement postnatal, la maturation hormonale et le métabolisme hépatique. Bien que transitoires, ces effets doivent être considérés comme potentiellement perturbateurs de l’homéostasie de l’animal, en particulier lors d’une administration précoce. 3. Manipulations répétées Les manipulations nécessaires aux injections et aux prélèvements, bien que de courte durée, peuvent induire un stress comportemental modéré en cas de répétition. Ce stress est lié à la contention, au changement d’environnement et à l’exposition répétée à des stimuli humains, susceptibles de perturber transitoirement les comportements exploratoires ou alimentaires.

Devenir

Les souris seront mises à mort afin de permettre la réalisation de mesures de l’activité cérébrale sur des coupes de cervelet.

Remplacement

Bien que notre étude nécessite l'utilisation de modèles animaux en raison de la complexité des interactions biologiques des cellules de Fañanas à examiner, nous explorons constamment des alternatives pour remplacer du les expérimentations animales là où c'est possible. En effet, il est impossible dans notre cas de faire de la culture cellulaire car les Fañanas ne pousseraient pas. Les mini-cerveaux (organoïdes) sont suffisamment développés pour permettre l’imagerie dans le cervelet, mais ne sont pas encore adaptés à la mesure des courants électriques, ni au developpement des cellules de fananas Cependant nous suivons de près les développements dans les technologies de cultures de cervelet, qui pourraient un jour nous l'esperons offrir des moyens viables de simuler plus précisément les systèmes biologiques complexes sans recourir à l'utilisation d'animaux vivants.

Réduction

Nous nous engageons à réduire au maximum le nombre d'animaux utilisés. Cela est réalisé par une planification rigoureuse des expériences pour garantir que chaque animal contribue de manière significative aux résultats Avant de commencer les expériences, nous avons réalisé des analyses statistiques approfondies pour déterminer le nombre minimal d'animaux nécessaire pour obtenir des résultats fiables, notamment a l'aide de nombreux articles avec des résultats probants après leurs manipulations d'electrophysiologies. Nous minimiserons le nombre d’animaux utilisés grâce à une planification rigoureuse et à des techniques de pointe telles que l’imagerie fluorescente en temps réel tout en mesurant le courant, permettant de recueillir des données multiples à partir d’un seul sujet, réduisant ainsi le besoin de répétitions.

Raffinement

Notre projet met en œuvre des méthodes visant à raffiner les techniques expérimentales pour minimiser la douleur et la détresse chez les animaux de laboratoire. Cela inclut l'utilisation d'analgésiques et d'anesthésiques pour toutes les procédures potentiellement douloureuses. De plus, nous avons optimisé les protocoles d'injection et les conditions d'hebergement pour garantir le confort des animaux, en réduisant le stress environnemental et social. Les interventions sont effectuées par du personnel hautement qualifié et formé spécifiquement pour manipuler délicatement les animaux afin de minimiser leur angoisse.

Choix des espèces

Les souris sont des modèles essentiels pour étudier les fonctions neurologiques en raison de leur grande similitude génétique avec les humains (95% des gènes partagés). En effet, l’organisation des cellules de Fañanas est équivalentes à ce que l’on trouve chez l’homme. Les souris peuvent être facilement manipulées génétiquement pour des études ciblées. De plus, leur cycle de vie court et leur anatomie bien documentée facilitent les recherches et les comparaisons précises. Par ailleurs, nous utilisons les souris entre 25 et 35 jours. Au-delà de cette période, la disparition des interneurones peut influencer et biaiser les résultats concernant la communication cellulaire.

Jusqu'à huit heures d'IRM fonctionnelle par séance, deux séances par mois, et une chirurgie cérébrale pouvant durer six heures pour implanter des dispositifs d'enregistrement. 18 macaques rhésus vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, certains maintenus éveillés et immobilisés dans une chaise de contention, récompensés à l'eau, au jus ou aux fruits. Le projet vise à augmenter la résolution de l'IRM fonctionnelle, puis à étudier la conscience et l'effet de l'ocytocine sur le comportement social, l'hormone étant délivrée dans le cerveau par ultrasons focalisés une fois toutes les deux semaines. Le porteur affirme que les macaques sont les seuls animaux non-humains capables d'apprendre ces tâches dans un délai raisonnable, et prévoit qu'ils soient gardés en vie et réutilisés dans d'autres projets après avis du vétérinaire.

Objectifs

Comprendre Comment Notre Cerveau Traite les Informations Visuelles Les zones visuelles du cerveau sont organisées en petits compartiments qui traitent différents signaux visuels, tels que la couleur et le mouvement. Pour comprendre comment ces compartiments fonctionnent ensemble, les chercheurs utilisent généralement des techniques invasives ou étudient le cerveau après qu'il a été retiré du corps. Cependant, une technique non invasive peut être utilisée pour étudier l'ensemble du cerveau sans l'endommager. Améliorer la Technologie de Scanner Cérébral Les technologies actuelles d’imageries ne sont pas assez précises pour étudier les petits compartiments dans le cerveau. Notre objectif est de développer une technique plus avancée qui peut détecter ces petites zones en utilisant des scanners IRM puissants et un équipement spécialement conçu. Nous testerons cette nouvelle technique en comparant ses résultats avec ceux d'autres méthodes. Mieux comprendre la Conscience et le Comportement Social Avec notre technologie améliorée, nous visons à répondre à deux grandes questions : 1. Comment différentes parties du cerveau travaillent-elles ensemble pour créer des expériences conscientes ? Nous étudierons certaines zones du cerveau pour comprendre comment il traite l'information à très fins niveaux. 2. Comment une hormone impliquée dans le comportement social affecte-t-elle le cerveau ? Nous utiliserons notre nouvelle technique d’imagerie et une méthode non invasive pour administrer cette hormone à des zones spécifiques du cerveau, ce qui pourrait nous aider à développer de meilleurs traitements pour les troubles du comportement social comme l'autisme. En repoussant les limites de la technologie IRMf, nous espérons obtenir une compréhension plus approfondie de la manière dont nos cerveaux fonctionnent et développer de nouvelles façons de traiter les troubles neurologiques.

Bénéfices attendus

Comprendre la Conscience: Notre projet vise à améliorer notre compréhension de la manière dont nos cerveaux créent des expériences conscientes. En utilisant une technologie avancée pour étudier le cerveau, nous pouvons cartographier les schémas d'activité cérébraux avec plus de détails, ce qui nous aidera à comprendre comment différentes régions du cerveau travaillent ensemble pour nous rendre conscients du monde qui nous entoure. Cette connaissance peut également être utilisée pour développer de nouveaux traitements contre certains troubles affectant la conscience, tels que le coma ou les états végétatifs. Comprendre le Comportement Social: Nous développons une méthode non invasive pour administrer une substance naturellement présente impliquée dans le comportement social directement à des parties spécifiques du cerveau. En combinant cette approche avec une technologie avancée pour étudier le cerveau, nous pouvons examiner comment cette substance affecte les interactions sociales, y compris notre capacité à lire les expressions faciales. Les résultats de cette recherche pourraient avoir des implications importantes pour le traitement des conditions liées au comportement social, comme l'autisme et les troubles d'anxiété sociale. Avancées dans la Recherche sur le Cerveau: Notre projet a le potentiel de fortement impacter la recherche sur le cerveau et le traitement. En développant une méthode pour administrer des médicaments directement à des parties spécifiques du cerveau, les chercheurs peuvent améliorer les traitements pour diverses pathologies. De plus, la technologie utilisée dans cette étude permettra d’étudier le cerveau dans un niveau de détails jamais ateint auparavant, ce qui mènera à de nouvelles découvertes sur le fonctionnement du cerveau humain.

Procédures

Les animaux impliqués dans cette étude subiront diverses procédures, notamment des examens d'imagerie par résonance magnétique (IRM),. Les scans fonctionnels (IRMf) durent au maximum 8 heures, au nombres de 2 par mois maximum par animal. Certains animaux auront également de petits dispositifs implantés dans leur cerveau pour enregistrer l'activité cérébrale, ce qui nécessite une intervention chirurgicale sous anesthésie durant au maximum 6 heures. De plus, chaque animal recevra au maximum 1 injection toutes les deux semaines par un processus utilisant de l'énergie ultrasonore focalisée Certains animaux seront éveillés pendant les procédures et pourraient ressentir une certaine détresse ou anxiété en raison de l'environnement inhabituel et de la manipulation par les chercheurs. D'autres seront anesthésiés au maximum deux fois par mois, pour certaines procédures, comme la chirurgie (moins de 2h) ou les scanners IRM (6h au maximum), afin de minimiser leur stress et leur inconfort. Les chercheurs surveilleront de près le comportement et les réponses physiologiques des animaux pour s'assurer qu'ils ne subissent pas un état de stress trop important.

Impact sur les animaux

Les animaux impliqués dans cette étude seront pris en charge dans un environnement contrôlé, ce qui pourrait leur causer un certain inconfort ou stress en raison des restrictions de mouvement ou des changements dans leur routine quotidienne. Certaines procédures impliquées dans l'étude nécessitent une chirurgie, qui comporte certains risques (en fonction de l’opération : Infections, hematomes, hémoragies, douleurs post opératoire…), comme toute intervention chirurgicale. Pendant un court moment après la chirurgie, les animaux pourraient ressentir de la douleur ou de l'inconfort et devront peut-être s'adapter à des changements temporaires dans leurs habitudes alimentaires ou d'activité. De plus, l'utilisation de la technologie IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) peut causer un certain inconfort en raison des bruits forts et de l'espace confiné. Dans le cadre de l'étude, une procédure utilisant des ultrasons sera utilisée pour administrer une hormone impliquée dans le comportement social. Cette procédure est généralement sûre, mais il existe un faible risque de changements temporaires de la pression artérielle ou d'un léger inconfort au site d'application. L'hormone elle-même peut avoir certains effets temporaires sur le comportement ou la physiologie, tels que des changements dans les interactions sociales ou la fréquence cardiaque, mais ces effets sont généralement légers et de courte durée.

Devenir

Animaux gardé en vie et reutilisés dans d’autres projet après avis du veterinaire.

Remplacement

Dans cette étude, il n'est pas possible d'utiliser des humains comme substituts aux animaux car certaines des procédures que nous devons effectuer ne peuvent être réalisées en toute sécurité ou efficacement sur les humains. Certaines techniques qui nous permettent d'étudier l'activité cérébrale en détail sont trop invasives pour les sujets humains, sauf dans de rares cas où des patients atteints de troubles neurologiques subissent des procédures médicales temporaires. De plus, certains des équipements que nous utilisons ne sont pas encore adaptés à l'usage humain, ce qui rend les modèles animaux essentiels pour notre étude. Nous ne pouvons pas non plus compter sur des simulations informatiques pour étudier des mécanismes cérébraux complexes car ils ne sont pas suffisamment bien compris. Quant à l'utilisation d'animaux autres que les primates, ce n'est pas possible car nous avons besoin d'un animal capable de réaliser des tâches complexes, concentrer son attention et comprendre les interactions sociales. Les macaques sont les seuls animaux non humains qui peuvent apprendre à faire ces tâches dans un délai raisonnable. De plus, leur structure cérébrale est plus similaire à celle des humains que celle d'autres animaux, ce qui en fait de meilleurs modèles pour notre étude. Enfin, bien que certains petits animaux aient des comportements sociaux similaires, ils ne sont pas des substituts appropriés car leurs cerveaux intégrent les informations différemment et manquent de régions spécialisées présentes dans les cerveaux humains qui permettent certaines fonctions complexes étudiées dans cette étude.

Réduction

Pour minimiser le nombre d'animaux nécessaires à cette recherche, nous n'utiliserons que quelques individus par condition expérimentale - généralement 2-3. C'est le nombre minimum qui nous permet d'obtenir des résultats fiables et de confirmer nos découvertes sur plusieurs animaux. À mesure que nous collectons des données, nous les analyserons soigneusement en cours de route. Cela nous aidera à identifier quand nous aurons recueilli suffisamment d'informations, afin que nous puissions arrêter de collecter des données et éviter des procédures inutiles. Les procédures succéssives comportent peu d’effets indésirables sur les animaux, c’est pourquoi nous incluons les mêmes animaux dans plusieurs expériences, et pouvons réduire le nombre total d'animaux nécessaires à notre étude. Par exemple, certains groupes d'animaux participeront à deux sous-projets distincts, ce qui nous aide à atteindre notre objectif de minimiser l'utilisation des animaux tout en continuant à progresser dans la compréhension de questions scientifiques importantes.

Raffinement

Nous voulons nous assurer que les animaux ne sont pas stressé pendant les sessions d'entraînement. Pour y parvenir, nous leur fournissons des chaises spécialement conçues qui répondent à leurs besoins individuels. Ils participent à des tâches cognitives et reçoivent des récompenses telles que de l'eau, du jus, des fruits ou d'autres aliments. Nous limitons les sessions à une durée de 1 et 4 heures, et nous arrêtons lorsque l'animal semble prêt à faire une pause. Pour minimiser l'inconfort et la douleur, nous utilisons des médicaments (anesthésie/analgésie) chaque fois que nécessaire pendant les procédures. Un protocole d’anesthésie sera mis en place pour toute intervention le nécessitant. Nous utiliserons les anesthésiants limitant au maximum l’inconfort. Des points limites précoces et spécifiques sont établis pour réduire au maximum la souffrance et le stress des animaux. Les animaux seront écartés du projet si leur bien-être ou leur santé sont impactés. Nous nous efforçons d’offrir aux animaux un environnement stimulant qui favorise leur bien-être. Pour y parvenir, nous avons mis en place des programmes d'enrichissement conçus pour les maintenir actifs. De plus, nous nous efforçons de veiller au bien être animal. Nous les logeons en groupes sociaux, et utilisons des techniques non invasives chaque fois que possible. Par exemple, nous administrons des médicaments directement dans le cerveau en utilisant une technique spécialisée non invasive, et nous utilisons des systèmes de navigation avancés pour éviter de les sédater pendant les procédures. Après toute intervention chirurgicale, nous veillons à ce qu'ils reçoivent des soins appropriés avec des antibiotiques et des médicaments antidouleur.

Choix des espèces

Pour étudier certains aspects du comportement humain et du fonctionnement cérébral, les chercheurs doivent utiliser des animaux étroitement apparentés aux humains. Dans ce cas, les primates non humains sont le meilleur choix car ils partagent de nombreuses similarités avec nous, ce qui en fait un modèle idéal pour s'assurer que les résultats de l'étude sont pertinents pour les humains. La manière dont différentes parties du cerveau sont organisées chez les primates non humains est plus similaire à celle des humains. Pour étudier des fonctions et comportements complexes, le stade de développement adulte des primates non humains est nécéssaire. Primates adultes, car le développement cérébral doit être terminé. L'une des raisons pour lesquelles d'autres animaux ne conviennent pas à ce type de recherche est que leur cerveau fonctionne différemment du nôtre. Par exemple, certaines tâches réalisables facilement par les humains et les primates non humains peuvent être difficiles ou impossibles pour d'autres animaux. D'autres animaux comme les souris ou les rats ne peuvent pas être utilisés comme substituts aux primates non humains dans cette étude. Cela est dû au fait que ces petits animaux présentent des différences clés dans leur cerveau et leur comportement qui les rendent moins appropriés à l'étude de certains aspects de la biologie humaine. Plus précisément, ils manquent de régions cérébrales spécialisées présentes chez les humains et nos proches parents, qui permettent les fonctions complexes sur lesquelles se concentre cette étude.