Système nerveux
- Autre recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Multisystémique
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système cardiaque
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
- Système immunitaire
- Système musculosquelettique
- Système respiratoire
- Système urogénital
Création et maintien de lignées avec phénotype potentiellement dommageable chez Danionella cerebrum et Danio rerio et Génotypage chez le Danio rerio
- Maintien des lignées génétiquement modifiées
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système nerveux
Autres poissons : 7500
Élevés sur place pour alimenter les projets de neurobiologie de l'institut, 68 750 poissons zèbres et 7 500 Danionella cerebrum vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance léger. Les Danio rerio génotypés subissent une biopsie de la nageoire caudale à vif, un prélèvement par individu, qui peut provoquer un déséquilibre de nage dans les premières secondes. Une partie de ces poissons est tuée, une autre sert de reproducteurs dans les projets pour lesquels les lignées ont été créées. Le porteur reconnaît que les effets des mutations ne sont pas connus au moment où les lignées sont générées, estime à moins de 1 % la part de lignées qui développeront des caractéristiques dommageables, et fonde l'effectif de 76 250 poissons sur son expérience de l'élevage.
Objectifs
Les projets scientifiques des équipes de recherche de notre institut visent à comprendre l’organisation anatomique et fonctionnelle des circuits neuronaux et visuels ainsi que leurs mécanismes moléculaires sous-jacents. Danio rerio et Danionella cerebrum sont deux espèces de poisson adaptés à la modélisation de maladies humaines du système nerveux et visuel via des techniques de mutagénèse. La création, le maintien des lignées et l’étude des caractéristiques génétiques des lignées créées sont nécessaires à la réalisation des différents projets de recherche de l’Institut. Le Danio a environ trois-quarts de son génome en commun avec l’Homme, il est transparent durant les premiers jours de vie ce qui facilite les études par imagerie sur ces lignées. L’utilisation de l’espèce Danionella, permettra quant à elle, de réaliser des études in-vivo à long terme, en prenant avantage de la transparence de l’espèce tout au long de sa vie
Bénéfices attendus
Les lignées génétiquement modifiées crées dans le cadre de cette demande seront des outils précieux pour les différents projets de recherche du laboratoire. Elles permettront de mieux comprendre les mécanismes de développement et fonctionnement du système visuel et nerveux central du Danio et du Danionella. La forte homologie structurelle et fonctionnelle avec celui des mammifères, dont l’Homme, aidera à la compréhension des mécanismes fondamentaux impliqués dans le développement et permettra de mieux comprendre sa mise en place afin d’apporter des pistes de recherche pour certaines maladies humaines et ainsi faire progresser les traitements.
Procédures
La biopsie de la nageoire caudale est réalisée sur des animaux vigiles. Un seul prélèvement sera réalisé par individu et ce geste est pratiqué en moins d’une minute par du personnel habilité.
Impact sur les animaux
Les effets des mutations crées ne sont pas clairement connus au moment de la génération de la lignée. Certaines des lignées (moins de 1 pour cent) peuvent développer des caractéristiques ayant un impact négatif. La biopsie de la nageoire caudale peut provoquer un léger déséquilibre de nage lors des premières secondes
Devenir
Les animaux sont soit euthanasiés, soit utilisés comme reproducteurs dans des projets pour lesquels ils ont été générés.
Remplacement
Les projets scientifiques des équipes de recherche consistent à comprendre l’organisation anatomique et fonctionnelle des circuits neuronaux et visuel ainsi que leurs mécanismes moléculaires sous-jacents. Les techniques alternatives in-vitro, ne peuvent pas remplacer la complexité d’un organisme vivant avec ses interactions cellulaires. Dans les projets de recherche de nos équipes, l’utilisation de certaines espèces de poissons est particulièrement adaptée à leurs études du fait de leurs caractéristiques ( fécondation et développement externe, transparence des œufs et leur grande capacité proliférative).
Réduction
Au cours du projet, nous élèverons 76 250 animaux. Ce nombre d’individus élevé est basé sur notre expérience de l’élevage et de la création de nouvelles lignées chez les espèces utilisées. Nous élèverons le nombre minimum d’individus pour générer les lignées de poissons avec les caractéristiques génétiques voulues et nécessaires aux études des chercheurs afin d’obtenir des résultats significatifs et scientifiquement interprétables. Pour le zebrafish : Nous estimons à 20 le nombre de lignées qui seront nouvellement créées par année. Nous possédons également à l’heure actuelle 50 lignées, ce qui représente 68750 zebrafish au total. Pour le danionella : Nous estimons à 5 le nombre de lignées qui seront nouvellement créées par année pour cette espèce. Pour cette espèce nous élèverons 7500 animaux au cours du projet.
Raffinement
Les animaux concernés par les procédures décrites ici feront l’objet d’une surveillance accrue. En cas de signe de mal-être d’un poisson, des actions sont menés afin de réduire le stress ou la douleur des individus concernés soit par un hébergement individuel avec présence d’analgésiant temporaire, soit par l’euthanasie par surdose d’anesthésiant de ce dernier. Nous évaluons notamment les paramètres suivants : nage en position anormale, recherche active d’oxygène, isolement au fond de l’aquarium, modification de la pigmentation. Pour éviter la détérioration de l’eau lors du co hébergement, l’eau des aquariums, sera renouvelé toutes les 48 heures. Pour les nouvelles lignées, l’évaluation de l’apparition de caractéristiques avec un impact négatif sur l’individu sera réalisée sur la seconde génération au stade larvaire et à 12 mois. L’évaluation du bien-être des animaux sera réalisé avec la structure du bien-être animal de l’établissement.
Choix des espèces
Le génome du zebrafish présente soixante-dix pour cent d’homologie avec celui de l’Homme, et près des quatre-vingt-dix pour cent des gènes impliqués dans une maladie humaine y sont présents. L’espèce présente également l’avantage de se reproduire facilement avec une maturation sexuelle rapide. La fécondation, le développement externe et la transparence des œufs sont également des atouts majeurs de ce modèle pour l’étude de la neurobiologie par le développement et la création de lignées transgéniques Le Danionella cerebrum a de nombreux points communs avec le zebrafish. Leur proximité phylogénétique permet une transposition facile des techniques scientifiques. Il est moins prolifique mais à l’avantage d’être dépourvu de pigment tout au long de sa vie. Son crâne étant cartilagineux, permet un accès direct pour l’imagerie in-vivo chez l’adulte Le maintien des lignées génétiquement modifiées de zebrafish ou de danionella nécessite des animaux en âge de se reproduire soit entre 3 et 24 ou 36 mois. La création de lignées est réalisée au stade 1 cellule (entre 15 et 45 min après la ponte). La biopsie caudale nécessaire au génotypage sera réalisée dès que les animaux auront atteint une taille suffisante pour limiter l’impact de celle-ci sur la nage des poissons, soit entre 3 et 6 mois
Nouvelles approches d’IRM fonctionnelle de diffusion en ultra-haut champ magnétique
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Une substance est injectée dans le conduit auditif de chaque rat pour supprimer les artefacts magnétiques, un cathéter est posé pour l'anesthésie continue, puis l'animal reste deux à trois heures dans l'aimant, exposé à des flashs lumineux par blocs de six secondes. 48 rats vont être utilisés, anesthésiés du début à la fin et tués avant tout réveil, parce que la substance déposée dans l'oreille altère tout leur système auditif et ne peut pas être retirée. L'objet du projet est technique : comprendre l'origine du signal d'IRM fonctionnelle de diffusion et distinguer les contributions neuronale, astrocytaire et vasculaire. Le porteur ne nomme jamais cette substance, ni ne détaille le calcul statistique qui aboutit à 48 rats, tout en indiquant que l'effectif sera réduit si l'optimisation aboutit plus vite.
Objectifs
L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique essentielle pour explorer le cerveau. Elle permet non seulement d’obtenir des images anatomiques détaillées, mais aussi de visualiser les zones cérébrales en activité grâce à l’IRM fonctionnelle (IRMf). En recherche, elle permet d’étudier le fonctionnement cérébral dans diverses conditions, notamment les maladies neurologiques. La méthode la plus courante pour l’IRMf repose sur le signal BOLD (Blood Oxygen Level Dependent), qui mesure les variations du flux sanguin et du niveau d’oxygénation du sang comme un indicateur indirect de l’activité neuronale. Cependant, cette approche présente des limites : elle ne capte pas directement l’activité des neurones et sa résolution temporelle est relativement faible. D’autres techniques émergent, notamment l’IRMf de diffusion. Cette approche, encore peu comprise, pourrait refléter directement des processus cellulaires, comme les interactions entre neurones et astrocytes. L’objectif principal de notre projet est de mieux comprendre l’origine du signal IRMf de diffusion. Nous émettons l’hypothèse que ce signal pourrait refléter non seulement l’activité neuronale, mais aussi celle des astrocytes, des cellules jouant un rôle clé dans le fonctionnement cérébral. Pour tester cette hypothèse, nous mènerons des études sur des modèles animaux, en combinant IRMf de diffusion et interventions pharmacologiques permettant de distinguer les différentes contributions (neurones, astrocytes, vaisseaux sanguins) à ce signal. Pour atteindre cet objectif, nous devons également améliorer les techniques d’IRMf à haut champ magnétique, qui posent des défis techniques, en particulier sur les petits animaux, (artefacts liés aux variations de susceptibilité magnétique). Nous développons donc de nouvelles stratégies d’acquisition permettant d’optimiser la qualité des images en IRMf-BOLD et IRMf de diffusion. Ce travail permettra d’affiner l’interprétation des images fonctionnelles du cerveau et d’ouvrir de nouvelles perspectives pour la recherche et la clinique.
Bénéfices attendus
Notre projet ouvrira de nouvelles voies en neuro-imagerie. Pouvoir réaliser des études d'IRMf avec une haute résolution temporelle permettra une compréhension plus précise et plus profonde de l'organisation fonctionnelle du cerveau. Notamment, démontrer que les réponses astrocytaires peuvent être détectées à l'aide de l'IRM fonctionnelle de diffusion est en soi une avancée technique et peut avoir des implications importantes en en neurobiologie et en neuroscience. Dans le cerveau, les astrocytes ont des rôles très importants : ils fournissent aux neurones de l'énergie et un support fonctionnel. Cependant, les astrocytes ont une activité électrique modeste par rapport aux neurones, ce qui les rend très difficiles à surveiller, en particulier à l'aide de méthodes non invasives et in vivo. Si les réponses astrocytaires peuvent être détectées à l'aide de l'IRMf-D, cette technique peut être utilisée dans des études précliniques et cliniques pour étudier des altérations astrocytaires dans des conditions neurologiques spécifiques.
Procédures
Les rats recevront un antidouleur ainsi qu’une anesthésie générale avant toute intervention. À très haut champ magnétique, les propriétés magnétiques de l’air créent des artefacts qui rendent certaines zones du cerveau impossibles à imager. Bien que ce phénomène existe également chez l’humain, il est beaucoup moins marqué en raison des champs magnétiques plus faibles utilisés en clinique. Pour éviter cet artefact et obtenir des images exploitables des régions cérébrales d’intérêt chez le rat, il est nécessaire d’injecter une substance dans le conduit auditif. Cette procédure dure environ 5 minutes et est effectuée une seule fois par animal. Un cathéter sera mis en place pour administrer en continu l’anesthésie générale ainsi que l’une des molécules dont nous étudions les effets sur les différentes méthodes d’acquisition IRMf. Cette procédure est effectuée par des personnes qualifiées qui effectuent ce geste en 2 minutes. Les animaux seront ensuite placés dans l’IRM pour une acquisition d’une durée de 2 à 3 heures. Une stimulation neuronale sera induite par une lumière. Le paradigme de stimulation visuelle consiste en 6 blocs alternant lumière allumée (6s), lumière éteinte (12s) pour une durée totale de 108 s. Pour chaque animal, le paradigme est répété 6 fois, soit un total de 10 minutes de stimulation. À l’issue de l’expérience, les rats seront euthanasiés afin d’éviter les effets secondaires persistants de la substance administrée dans l’oreille, qui ne peut être retirée.
Impact sur les animaux
L’insertion de la substance dans l’oreille et les poses de cathéter peuvent être douloureux si l’animal se réveille au cours de l’intervention (événement très rare). Une anesthésie prolongée présente un risque d’hypothermie.
Devenir
Tous les rats seront euthanasiés après l’examen IRM pour pallier toute douleur et répercussion liée à l’insertion d’une substance dans l’oreille, acte qui altère tout le système auditif
Remplacement
L’objectif global de ce projet est de développer des techniques d’IRM fonctionnelle de diffusion à très haut champ magnétique chez le rat afin de comprendre les différentes contributions (neuronale, astrocytaire, vasculaire) aux signaux mesurés. Par ailleurs, l’utilisation des séquences optimisées est envisagée pour des études cliniques menées à très haut champ magnétique. L'utilisation d'animaux est donc nécessaire, car nous avons besoin d’un modèle exprimant des fonctions similaires à celles du cerveau humain. De telles expériences ne sont pas réalisables directement chez l’Homme, notamment parce qu’elles impliquent des manipulations pharmacologiques ciblées, permettant d’isoler les différentes contributions cellulaires au signal IRMf.
Réduction
Sur la base de l’analyse de la littérature et des considérations statistiques, nous avons déterminé le nombre d’animaux nécessaire et suffisant en fonction des nécessités expérimentales pour réaliser des statistiques significative. Cependant, si l’optimisation est réalisée avec moins d’animaux que prévu, leur nombre sera réduit.
Raffinement
Hébergement des animaux: Pour respecter la vie en groupes sociaux stables, les rats seront logés à deux par cage. Les cages seront enrichies avec du papier. Anesthésie et analgésie: Les animaux seront anesthésiés avant et pendant les expériences IRM. Afin de minimiser toute source d’inconfort liée aux procédures expérimentales, une analgésie locale sera administrée. Si un animal se réveille durant l’IRM et présente le moindre signe de douleur il sera retiré du protocole et euthanasié (pour les mêmes raisons que l’ensemble des animaux de la procédure). Nous utilisons une grille d'évaluation des points limites qui prend en compte des comportements ou signes visibles susceptibles d’indiquer une douleur.
Choix des espèces
Les fonctions et l’anatomie du cerveau des rongeurs sont bien documentées et largement étudiées dans le domaine scientifique. En particulier, le cerveau du rat présente des similitudes fonctionnelles avec celui de l’Homme, tout en offrant un modèle expérimental bien maîtrisé. Cela en fait un outil précieux pour obtenir des résultats robustes et interprétables dans le cadre des études précliniques. L'ensemble du projet sera réalisé sur des rats adultes . Nous utilisons des rats adultes afin de travailler sur un cerveau pleinement développé, dont les propriétés anatomiques et fonctionnelles sont stabilisées. Cela permet d’obtenir des résultats plus représentatifs et transposables aux études précliniques visant à mieux comprendre le fonctionnement du cerveau humain.
Généralisation des effets curatifs d’un milieu fortement enrichi sur la rechute à différentes drogues d’abus.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
288 rats des groupes témoins seront proposés à d'autres équipes et 648 seront tués, dont 288 pour prélever leur cerveau. Au total 936 rats vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Tous subissent l'implantation chirurgicale d'un cathéter veineux qu'ils gardent jusqu'à soixante-douze jours, 720 reçoivent en plus une puce d'identification par radiofréquence, et 468 s'auto-administrent de l'héroïne au cours de dix séances de six heures ou de la nicotine au cours de vingt-cinq séances de deux heures. Quatre semaines d'abstinence suivent, en cage standard pour 216 d'entre eux et dans un dispositif d'environnement enrichi pour 720, avant des tests d'anxiété et de sensibilité que le porteur déclare irréalisables in vitro comme in silico.
Objectifs
L'addiction est un problème complexe qui affecte notre comportement, nos émotions et notre cerveau. Elle se développe souvent en réponse à des substances ou des activités qui apportent un plaisir immédiat, mais qui, à long terme, mènent à une perte de contrôle. Un des grands défis de l'addiction est le risque de rechute, même après avoir arrêté pendant un certain temps. Cela est dû à des changements durables dans le cerveau causés par les drogues. Comprendre comment réparer ces changements dans le cerveau est important pour créer de meilleurs traitements. Mais même avec les progrès récents, les traitements actuels restent limités, en partie parce que les modèles de recherche sur les animaux ne prennent pas toujours en compte l'influence de l'environnement sur ces troubles. Cependant, une approche appelée « Environnement Enrichi » a montré qu'elle pouvait aider à prévenir et traiter l'addiction, notamment en réduisant le risque de rechute à la cocaïne. Cela suggère qu'il est important de fournir aux personnes dépendantes des activités sociales, physiques et intellectuelles. Pour mieux comprendre comment cela fonctionne, il faut étudier les comportements des animaux dans un environnement enrichi. Le PhenoWorld est un dispositif qui permet de placer des animaux dans un environnement super enrichi et interactif, où leur comportement est suivi grâce à des capteurs. Cela aide à étudier comment l'addiction évolue et comment les animaux se rétablissent. Le PhenoWorld permet un suivi précis des animaux sur le long terme, ce qui permet de mieux comprendre les effets de l'environnement enrichi sur l'addiction. Cette méthode a déjà montré des résultats positifs pour la cocaïne, réduisant le risque de rechute. Ce projet de recherche vise maintenant à tester ces effets pour d'autres drogues comme l'héroïne et la nicotine, afin de comprendre les mécanismes derrière cette approche. Cette recherche est importante pour savoir si l'Environnement Enrichi peut aider à traiter l'addiction à d'autres drogues, ce qui pourrait améliorer les traitements pour les personnes dépendantes.
Bénéfices attendus
Ce projet va permettre d’étudier si l’effet connu de l’environnement enrichi sur l’addiction à la cocaïne peut être généralisable à d’autres drogues de classe pharmacologiques différentes. De plus, pour mieux comprendre comment l’Environnement Enrichi agit et comment il pourrait être mis en place chez l’Homme, il est fondamental de comprendre précisément comment les animaux interagissent avec cet Environnement Enrichi. Ces informations seront fondamentales pour guider les projets translationnels visant à tester ces effets chez l’humain.
Procédures
Sur animaux anesthésiés : - Tous les rats (936) seront soumis à une chirurgie d’implantation de cathéter de 15 minutes pour l’auto-administration de drogue. - Injection d’une puce de tracabilité et de suivi individuel de l'activité par radiofréquence de 5 minutes pour pouvoir suivre l’activité de l’animal dans l'environnement enrichi (720rats) Sur animaux vigiles : - 10 sessions d’auto-administration d’Héroïne ou Solution physiologique (1 session / jour, 6heures/session ; 468rats) - 25 sessions d’auto-administration de Nicotine ou Solution physiologique (1 session / jour, 2heures/session ; 468 rats) - test de recherche de drogue (1 session / rat de 6 heures maximum) -période d’abstinence de 4 semaines en environnement standard (216rats) ou en environnement enrichi (720rats) - mesure de l'anxiété (648 rats, 1 session de 60 minutes) - mesure de la sensibilité (648 rats, 1 session de 120 secondes).
Impact sur les animaux
Les nuisances attendues pour ce projet sont : -Chirurgies : inconfort transitoire au réveil, et douleur postopératoire minorée par des antalgiques -Cathéter intraveineux : gène légère pendant la durée de l’expérience (72 jours maximum) - Période d’abstinence : léger stress (pendant 4 semaines) - puce de tracabilité par radiofréquence : Inconfort léger pendant la durée de l'expérience (4 semaines) - Les tests d’anxiété et de sensibilité sur animal vigile induisent un stress transitoire.
Devenir
Les rats salines des procédures 1 et 2 seront proposés à la communauté (288 rats) et tous les autres animaux seront mis à mort (648). Le cerveau des animaux pour l’étude moléculaire (288) sera récupéré pour analyses.
Remplacement
Ce type de recherche, visant à comprendre les mécanismes comportementaux et moléculaires impliqués dans les effets de la stimulation environnementale sur la rechute dans l’addiction, peut-être uniquement menée sur un animal vivant. En effet, l’étude du comportement nécessite la présence de réseaux neuronaux intacts et fonctionnels qui sont uniquement accessibles dans des modèles d’animaux intègres et donc vivants. Après vérification, il n’a pas été trouvé de test in vitro ou in silico permettant d’effectuer cette recherche et il n’est donc pas envisageable d’utiliser des méthodes de substitution à l’animal entier.
Réduction
Le nombre d'animaux nécessaires pour ce projet est basé sur des calculs permettant de définir le nombre suffisant par groupe pour détecter des différences comportementales et biologiques importantes.
Raffinement
Le bien-être des animaux est pris en compte à chaque étape par une surveillance régulière de l’état de santé des animaux (alimentation, apparence, comportement) et des actions seront mises en place en cas de problème(s) observé(s), avec la mise en place d’une grille de score, l’utilisation de points limites adaptés, gradés, précis et spécifiques, d’un arbre décisionnel et de critères d’intervention et d’arrêt de souffrance suffisamment précoces. Un animal atteignant un des points limites définis nécessitant une intervention est pris en charge sans délai. Le bien- être des animaux est pris en compte à chaque étape avec une pesée 1 fois par semaine. Les procédures débuteront après une période d’acclimatation à l’animalerie de 10 jours. Lors des chirurgies un recours à une anesthésie générale, additionnée d’une anesthésie locale en présence d’antalgiques, ainsi que d’un maintien de la température par tapis chauffant sera effectué. Un traitement antalgique sera poursuivi en postopératoire durant 48heures, soit une couverture totale de 72 heures. Après la procédure d’auto-administration une partie des rats sera hébergé dans le Phenoworld qui constitue un environnement super-enrichi. Les animaux ont une période d’habituation aux tests.
Choix des espèces
Le rat est l’animal le plus utilisé pour l’étude de l’addiction dans les modèles animaux. En effet, les rats ont des réponses aux drogues qui sont similaires à celles de l’humain et ils s’auto-administrent toutes les drogues abusées par l’humain de façon spontanée, ce qui n’est pas aussi évident avec d’autres espèces, pour lesquelles la réalisation de tâches opérantes modélisant l’addiction est plus difficile à obtenir. Nous utiliserons des rats avec un niveau de consanguinité limité ce qui permet une certaine variabilité génétique entre les individus pour un meilleur reflet de ce que l’on trouve chez l’humain. Dans cette étude, nous utiliserons des rats « jeunes adultes » de 7-8 semaines au début du projet, car l’addiction aux drogues chez l’Homme est une pathologie qui se développe et se manifeste surtout dans cette période.
Nouvelle stratégie pour la thérapie génique cérébrale dans un modèle murin de la dystrophie myotonique de type 1
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Injectés dès la naissance, biopsiés à vif pour génotypage, puis pour une partie d'entre eux soumis à cinq séries de tests de réaction à la nouveauté, d'exploration, d'anxiété et de mémoire avant une chirurgie sans réveil, 1 800 souris vont être utilisées et toutes tuées. 164 relèvent d'un niveau de souffrance léger, 1 227 d'un niveau modéré et 409 d'un niveau sévère. Une partie porte un phénotype dommageable qui provoque un retard de croissance, des anomalies musculaires et comportementales, une pousse dentaire anormale gênant l'alimentation et une espérance de vie réduite, dans un projet qui teste une thérapie génique cérébrale contre la dystrophie myotonique de type 1. Les reproducteurs sont tués lorsque leur fertilité décline, les autres en fin de procédure, et le porteur décrit ces souris génétiquement modifiées comme "indispensables" aux essais précliniques.
Objectifs
La dystrophie myotonique de type 1 (DM1) est une maladie rare qui affecte plusieurs partie du corps à la fois, avec un large éventail de symptômes cliniques affectant des patients de tous âges et des deux sexes. La DM1 est l'une des formes les plus courantes de dystrophie musculaire. Bien qu'elle ait été initialement caractérisée par des symptômes musculaires tels que la faiblesse musculaire, la myotonie, les défauts de conduction cardiaque; elle est hautement multisystémique. Les manifestations neuropsychologiques sont très invalidantes et particulièrement prononcées dans les formes précoces de la DM1. Afin d'étudier cette maladie au cours du développement et dans différents tissus, un modèle de souris transgéniques porteuses du gène muté responsable de la DM1 a été développé. Ces souris transgéniques reproduisent certaines caractéristiques de la maladie. Actuellement, il n'existe pas de traitement pour cette maladie, mais de nombreuses approches thérapeutiques sont évaluées en laboratoire et dans des essais cliniques chez l'Homme, avec pour le moment aucun traitement efficace pour le système nerveux central. Notre programme de recherche teste une nouvelle méthode pour corriger les anomalies au niveau du cerveau.
Bénéfices attendus
La dystrophie myotonique de type 1 (DM1) est la forme la plus fréquente de dystrophie musculaire chez l'adulte. Sa prévalence mondiale est estimée à 1 personne sur 8000, avec des variations selon les régions. Une étude récente suggère une prévalence globale pouvant atteindre 1 cas sur 2400 individus. La DM1 est une maladie chronique, évolutive et multisystémique, ainsi la prise en charge mobilise de nombreuses ressources médicales, sociales et familiales. Les soins de santé actuels se concentrent sur la réduction des incapacités grâce à des approches médicales multidisciplinaires, entraînant des coûts substantiels atteignant en moyenne 50 000 euros par patient par an. Ces dépenses peuvent s’élever à 1,5 million d’euros au cours des deux premières années de vie dans les cas congénitaux les plus sévères. Par conséquent, la recherche de traitements efficaces n’est pas seulement une nécessité médicale, mais également un impératif socio-économique essentiel pour améliorer la qualité de vie des patients, favoriser leur intégration socio-économique et réduire les coûts des soins de santé. Les efforts de recherche et de thérapie sur la DM1 se sont principalement concentrés sur les symptômes musculaires, tandis que la recherche sur la physiopathologie cérébrale a commencé plus tard et reste non résolue. Les bénéfices du projet à court et moyen terme : nous démontrerons la faisabilité d’une nouvelle stratégie thérapeutique et ouvrirons pour la première fois de nouvelles voies pour la thérapie génique dans le contexte de la DM1, axées sur le système nerveux central. Ceci favorisera la recherche préclinique visant à atténuer les manifestations neuropsychologiques invalidantes de la DM1 chez les patients. A long terme : les résultats de ce projet permettront de mieux comprendre d’autres affections humaines ayant des mécanismes similaires (la dystrophie myotonique de type 2, l’ataxie spinocérébelleuse de type 8, l’ataxie de Friedreich et d’autres formes) pour lesquelles les études sur la DM1 sont des références.
Procédures
Dans le cadre de ce projet, les animaux seront soumis aux interventions suivantes : une injection de l'agent à tester (animal anesthésié, 1 fois, 3 minutes) puis une biopsie pour génotypage (animal vigile, 1 fois, 1minute). Une partie des animaux aura un prélèvement sanguin (animal vigile, 1 fois, 1 minute). L'autre partie suivra des tests comportementaux simples permettant d'évaluer la réaction à la nouveauté, l'exploration, l'anxiété et la mémoire (animal vigile, 5 fois, 30 minutes à 2 jours) puis une chirurgie sans réveil (animal anesthésié et analgésié, 1 fois, 10 minutes).
Impact sur les animaux
Une partie des animaux utilisés lors de ce projet présentent un phénotype dommageable qui induira un retard de croissance, des anomalies musculaires et des anomalies du comportement. Le phénotype pourra induire également une réduction de l'espérance de vie des animaux. Le phénotype pourra aussi induire une pousse anormale des dents qui peut géner la prise alimentaire et qui peut nécessiter une taille des dents qui pourra engendrer un léger stress chez l'animal. Une injection précoce sera réalisée chez les nouveaux-nés, elle pourra induire une douleur légère de courte durée et le rejet du petit par la mère. Une biopsie pour génotypage sera également réalisée chez les nouveaux-nés, elle pourra induire une douleur légère de courte durée. Un prélèvement sanguin à l'âge adulte sera réalisé sur certains animaux, ce prélèvement pourra induire une douleur légère de courte durée ainsi qu'un hématome. A l'âge adulte les animaux réaliseront des tests comportementaux simples qui pourront induire un léger stress à cause de l'environnement nouveau. Enfin, une chirurgie sans réveil sera effectuée sur certains animaux, l'anesthésie pourra engendrer une baisse de la thermorégulation et dans de rares cas une détresse respiratoire.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés par une méthode réglementaire : les reproducteurs lorsque leur fertilité sera en déclin, les autres animaux en fin de procédure afin de pouvoir réaliser des prélèvements et faire des analyses biologiques.
Remplacement
Le projet se concentre sur une maladie humaine rare : la dystrophie myotonique de type 1 (DM1). Des études prélimaires in vitro seront réalisées au préalable du projet afin de pré sélectionner des traitements. Mais bien que certains mécanismes cellulaires puissent être étudiés dans des modèles de culture cellulaire artificiels, l'utilisation d'un modèle animal permet d'étudier les mécanismes spécifiques aux tissus et aux cellules. L'évaluation de la thérapie ou de la correction génétique in vitro sur des cultures primaires (neurones et astrocytes), bien qu'importante, ne peut malheureusement pas être prédictive de l'effet in vivo. L'utilisation de souris génétiquement modifiées est nécessaire pour étudier les composants neurodéveloppementaux et neurodégénératifs de la maladie cérébrale de la DM1. Ces modèles sont indispensables aujourd'hui pour les tests précliniques avant de passer aux tests cliniques chez les patients.
Réduction
1800 animaux seront utilisés dans ce projet. Afin de REDUIRE et d’optimiser le nombre d’animaux, le protocole d’étude a été développé avec une réduction du nombre d’animaux utilisés dans la mesure où tous les animaux issus des croisements (sans distinction de sexe) seront utilisés. Les souris n’ayant pas le génotype d’intérêt seront utilisées comme contrôles négatifs dans les différentes expériences. De plus, le protocole est établi de manière à ce que chaque animal testé permette d’obtenir le plus de résultats possibles en physiologie, biologie moléculaire, histologie et ce, sur plusieurs tissus. Enfin ce projet se déroulera en plusieurs étapes. Ainsi la réussite de la première étape détermine la poursuite, la mise en place et l’utilisation des animaux prévus dans la seconde étape, et ainsi de suite.
Raffinement
Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation. Les animaux sont hébergés avec leurs congénères (l’hébergement individuel est limité au maximum) en portoirs ventilés avec un système d’abreuvement automatique et un accès ad libitum à la nourriture et l’eau. Le milieu est enrichi avec deux enrichissements minimum (nidification et mastication) et les animaux sont vérifiés quotidiennement. Les animaux sont déjà acclimatés à l'environnement car l'élevage est dans l'établissement. Le projet a été mis au point afin de permettre une interprétation fiable des résultats dans le respect du bien-être animal. En effet, tout sera mis en place pour limiter l'expression du phénotype dommageable (vérification de la dentition, ajout d'aliment hydraté facilement accessible). Les souriceaux seront délicatement manipulés et ils seront séparés de leur mère sur une courte durée (quelques minutes) pour limiter leur stress. Pour les tests comportementaux les animaux seront manipulés dans une pièce dédiée au calme. Une anesthésie et une analgésie est mise en place dès que nécessaire (injections, chirurgie sans réveil). Ainsi, la douleur et le stress sont limitées en apportant des soins adaptés ainsi qu’une surveillance attentive accompagnée de points limites suffisamment prédictifs et précoces.
Choix des espèces
Notre projet a pour but de tester de nouvelles approches thérapeutiques. Si certains mécanismes cellulaires peuvent être étudiés en culture, seule l'utilisation d'un modèle animal permet d'étudier les mécanismes tissu-spécifiques. Ces modèles sont indispensables aujourd'hui pour les tests précliniques avant de passer aux tests cliniques chez les patients. Nous utilisons un modèle murin car nous disposons d'un modèle, que nous avons développé, de la dystrophie myotonique de type 1. Ce modèle développe des phénotypes multisystémiques comme chez l'Homme et est donc un modèle de choix dans ce projet, en particulier pour étudier l'aspect cérébral de la pathologie. Dans ce projet, les animaux seront utilisés dès la naissance car c'est à ce moment là que les cellules ciblées par la thérapie peuvent être modifiées. Les analyses se dérouleront entre 30 jours et 60 jours de vie car les modifications seront optimales à partir de cet âge et que les effets sur les animaux seront visibles.
Rôle du cortex insulaire dans les altérations de l’anxiété induites par l’obésité
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Rendues obèses par douze semaines de régime hyperlipidique pour la moitié d'entre elles, opérées deux heures trente pour l'implantation d'un dispositif d'enregistrement cérébral, laissées quatre semaines à récupérer, puis soumises à sept tests comportementaux en deux semaines : 2 880 souris vont être utilisées, dans des procédures d'un niveau de souffrance léger pour 384 d'entre elles et modéré pour les 2 496 autres. Deux de ces tests provoquent un stress anxieux que le porteur qualifie d'effet qu'on ne peut ni ne veut réduire. Il annonce des logiciels d'intelligence artificielle pour tirer le maximum de données de chaque animal, sans détailler le calcul qui aboutit à 2 880 souris. Elles sont tuées à la fin du projet pour prélever leur cerveau.
Objectifs
L’obésité, majoritairement conséquente à la surconsommation d’aliments à haute densité énergétique comme le régime hyperlipidique (HL), est un des défis de santé public les plus sérieux du 21ème siècle. En plus d’être un facteur de risque de maladies métaboliques et cardiovasculaires, le surpoids et l’obésité affectent les fonctions cérébrales et ont été associés à une haute prévalence de troubles anxieux par rapport à la population générale. L’anxiété amplifiant la menace que représente l’obésité, le besoin d’identifier des interventions thérapeutiques appropriées est imminent. Tout comme chez l’humain, les modèles rongeurs d’obésité induite par régime HL présentent des comportements anxieux accrus. De manière intéressante, l’obésité ainsi que les troubles anxieux sont associés dans les études cliniques à un dysfonctionnement du cortex insulaire (ou insula). Cependant, il n’est pas encore clair si le dysfonctionnement de l’insula pourrait contribuer à l’anxiété induite par l’obésité. Nous proposons donc d’évaluer chez la souris l’impact du régime HL sur la fonction de base de l’insula et au cours de comportements anxieux, et de manipuler l’activité de l’insula afin d’atténuer l’anxiété induite par le régime HL.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus du projet comprennent : 1- Compréhension accrue des mécanismes neurobiologiques : L’obésité ainsi que les troubles anxieux sont associées dans les études cliniques à un dysfonctionnement d’une région cérébrale nommée le cortex insulaire (ou insula). Cependant, il n’est pas encore clair si le dysfonctionnement de l’insula pourrait contribuer à l’anxiété induite par l’obésité. Nous souhaitons mieux comprendre les mécanismes sous-jacents afin d’améliorer le diagnostic et le traitement de patients obèses anxieux. 2- Développement de nouvelles stratégies thérapeutiques : L’obésité est un facteur de risque de maladies métaboliques et cardiovasculaires et de plus affectent les fonctions cérébrales. L’obésité et le surpoids ont été associés à une haute prévalence de troubles anxieux par rapport à la population générale. Ce projet constitue une étape nécessaire pour un meilleur diagnostique et une meilleure prise en charge des patients souffrants d’obésité et d’anxiété. 3- Amélioration des interventions préventives : Mieux comprendre l'impact d'un régime obésogène sur l'anxiété pourrait aider à développer des stratégies de prévention pour réduire l'anxiété chez les patients obèses. 4- Avancées dans les techniques de recherche : Le projet utilisera des techniques de pointe telles que l’imagerie par photométrie, la chémogénétique, le séquençage à haut débit du transcriptome, l’électrophysiologie ex-vivo ce qui pourrait également contribuer à l'avancement des méthodes de recherche en neurobiologie et en psychiatrie.
Procédures
La moitié des animaux seront soumis à un régime hyperlipidique à 8 semaines et durant 12 semaines. A l’âge adulte (semaine 9), ils subiront une chirurgie d’un maximum de 2h30 suivie d’une période de 4 semaines de récupération. La totalité des animaux seront ensuite soumis à une batterie de tests comportementaux (7 au maximum d’une durée comprise entre 10 et 30 minutes) étalés sur 2 semaines à raison d’un test par jour. Deux des tests comportementaux induisent spécifiquement un stress lié à l’anxiété, que l’on ne peut/ne veut réduire.
Impact sur les animaux
Il est important de prendre en compte les potentielles nuisances ou effets indésirables sur les animaux lors de la conduite de ce type de recherche. Certains effets indésirables potentiels sur les animaux pourraient inclure : 1. Faim/soif/malnutrition Les souris soumises à un régime hyperlipidique (HL) développent une obésité, caractérisée par une augmentation significative de la masse corporelle et de la masse adipeuse. Cette modification métabolique peut induire des perturbations de l'homéostasie énergétique, nécessitant une surveillance accrue de leur statut nutritionnel pour éviter les effets délétères associés à la surcharge pondérale. 2. Peur/détresse : Les manipulations peuvent générer une forme de peur ou de détresse chez l'animal, résultant d'une modification de son environnement ou de son interaction avec l'humain. 3. Stress physique/thermique : Les procédures expérimentales elles-mêmes, telles que la manipulation des animaux, les tests comportementaux et les injections de substances, peuvent induire du stress et de la détresse chez les souris de laboratoire. Il est essentiel de concevoir les protocoles expérimentaux de manière à minimiser ces facteurs de stress et à garantir le bien-être des animaux autant que possible. 4. Douleur/lésion/maladie 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. 5. Environnement non adapté/isolement : un isolement après une peut nuire au bien-être de l'animal, entraînant un inconfort physique ou psychologique. Ces effets indésirables doivent être pris en compte et minimisés pour garantir le bien-être des animaux en respectant les principes des 5 libertés.
Devenir
A l’issu du projet, les souris seront euthanasiées pour prélèvement du cerveau.
Remplacement
L’étude intégrée des effets de la nutrition sur des aspects comportementaux et de fonctionnement cérébral est permise uniquement grâce à l’utilisation du modèle de rongeur soumis à de la nourriture obésogène. Il n’est donc pas possible de remplacer ce modèle souris par des modèles in vitro ou in silico.
Réduction
Pour réduire le nombre d'animaux utilisés, nous adopterons une approche statistique rigoureuse permettant d'obtenir des résultats fiables avec un minimum d'animaux. Le nombre d'animaux nécessaires a été soigneusement calculé pour garantir la robustesse des résultats tout en limitant leur utilisation. Nous utiliserons également des techniques avancées de neurosciences computationnelles pour maximiser les données comportementales extraites de nos souris. Des logiciels utilisant l’intelligence artificielle seront employés pour analyser ces comportements et constituer une base de données détaillée. Ces méthodes permettent de tirer le maximum d'informations de chaque animal tout en minimisant leur nombre.
Raffinement
Les animaux seront hébergés en cages collectives enrichies en nids de coton afin de limiter le stress dû à l’isolement. La température, l’hygrométrie et le cycle jour/nuit seront régulés dans l’animalerie agréée. Les animaux auront à disposition de la nourriture et de l’eau à volonté. Ils seront surveillés quotidiennement par les animaliers tout au long de leur vie, et bénéficieront d’une surveillance plus particulière par les expérimentateurs en période expérimentale. L’état général des animaux (état du pelage, sociabilité, posture, mobilité, …) sera inspecté. En cas de signe de mal-être, l’animal sera isolé et soigné. Les éventuelles agressions entre congénères seront stoppées par l’isolement de l’agresseur, et la victime sera soignée (désinfection des plaies, aide à la cicatrisation). En l’absence d’amélioration significative de l’état de l’animal, il sera euthanasié dans les 48h. Une médication pré-chirurgicale sera systématique afin d’éviter la souffrance post-opératoire. Des points limites suffisamment prédictifs sont mis en place pour éviter la souffrance tout au long de la vie de l’animal.
Choix des espèces
Les souris sont un modèle largement utilisé pour l’étude des circuits impliqués dans la peur et les troubles anxieux. Les traitements nutritionnels et l’induction de l’obésité sont faciles à conduire et l’équipe Ferreira dispose d’une expérience de longue date pour conduire des approches nutritionnelles chez cette espèce. De plus, la région cérébrale d’intérêt de notre étude possède la même structure chez la souris que chez l’humain. Notre étude repose sur une procédure unique qui utilise plusieurs techniques génétiques avancées. Pour cela, nous utiliserons différentes lignées transgéniques comme la lignée VGAT afin d’étudier le rôle des interneurones dans l’hyperexcitabilité induite par l’obésité/anxiété ainsi que la lignée 5HT2CR KO afin d’étudier le rôle d’un des récepteurs à la sérotonine. Les animaux seront utilisés au stade adulte, afin de travailler sur des neurones et circuits neuronaux des aires cérébrales ciblées matures. Le régime alimentaire hyperlipidique sera suivi à partir de 8 semaines, et les chirurgies seront réalisées à 16 semaines.
Réponse électrophysiologique du tronc cérébral et du striatum ventral à la qualité et la quantité de protéines ingérées chez le rat anesthésié
- Recherche appliquée
- Troubles endocriniens
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
- Système nerveux
Mis à jeun quinze heures, puis anesthésiés pour une exploration chirurgicale de quatre heures, 192 rats reçoivent des perfusions de protéines animales et végétales directement dans l'intestin pendant qu'on enregistre l'activité de leurs neurones. Tous subissent des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Parmi les effets indésirables prévus, le porteur ne retient que le stress du jeûne et la douleur des injections d'anesthésiques, sans mentionner l'ouverture chirurgicale elle-même. Les rats sont tués à la fin de l'enregistrement pour prélever leur cerveau et leur tube digestif, dans un projet présenté comme un appui à la transition alimentaire des êtres humains vers les protéines végétales.
Objectifs
Pour accompagner la transition alimentaire des êtres humains vers des régimes sains et durables, il faut comprendre les mécanismes qui président à la sélection et à la digestion des aliments. Les politiques de santé mondiale recommandent une transition alimentaire vers une consommation moindre de protéines et un rééquilibrage vers les protéines végétales. Au laboratoire, les rongeurs sont capables de distinguer les aliments sur la base de la quantité de protéines qu’ils contiennent, et adaptent leur alimentation en conséquence. Le nerf vague relie anatomiquement le tube digestif au cerveau. Il apporte au cerveau des informations sur la quantité et la qualité des aliments ingérés. Dans le système nerveux central, le tronc cérébral est le premier relai du nerf vague. L’objectif du projet est de mieux comprendre quelles informations relatives aux protéines ingérées le tronc cérébral reçoit par le nerf vague, et comment il les transforme. Pour y parvenir nous réaliserons des enregistrements de l’activité des neurones du tronc cérébral durant la perfusion intestinale de solutions de protéines animales et végétales chez le rat anesthésié. Si le tronc cérébral est capable de coder la quantité des aliments ingérés, en revanche ce sont d’autres structures du cerveau qui permettent de mieux qualifier ce qui a été ingéré : par exemple celles qui jouent un rôle dans l’apprentissage et la mémoire, dans l’évaluation du potentiel énergétique du repas, dans la récompense. Nous réaliserons des enregistrements de l’activité des neurones du striatum ventral pour rechercher et comparer la valeur positive de récompense de protéines animales et végétales. Dans le tronc cérébral et dans le striatum ventral, la transmission des informations nerveuses est modulée par la présence de substances chimiques, les neuromédiateurs. Nous chercherons à mettre en évidence le rôle de neuromédiateurs dans l’activité des neurones du tronc cérébral et dans celle des neurones du striatum ventral à l’aide de produits mimant (agonistes) ou bloquant (antagonistes) leurs effets. Dans l’ensemble le projet vise à fournir des preuves de l’activation du tronc cérébral et du striatum ventral par l’ingestion de protéines. Il proposera des molécules candidates à la modulation de cette activation nerveuse, une étape importante pour envisager des modèles de modification du comportement alimentaire, que ce soit dans le cadre de transition alimentaire ou de troubles du comportement alimentaire.
Bénéfices attendus
Aujourd’hui, la réduction de la consommation de protéines animales et un rééquilibrage en faveur des protéines végétales sont des messages largement diffusés pour des raisons environnementales et de santé. Les sociétés occidentales sont ainsi au début d’une réorientation des préférences alimentaires. Toutes les conséquences de ces réorientations ne sont pas élucidées notamment d’un point de vue de la physiologie et du comportement alimentaire. Il est donc nécessaire de les étudier en amont sur un modèle d’étude, le rat, dont la physiologie et le comportement alimentaire en relation avec la consommation des protéines est proche de l’Humain. En étudiant l’impact des apports protéiques chez le rat, ce projet permettra de fournir des données expérimentales solides pour anticiper les conséquences d’une transition alimentaire chez l’Humain et contribuer à l’établissement des recommandations pour la santé humaine notamment en termes de qualité et quantité des protéines ingérées. Le projet fournira des données de neurobiologie fondamentale sur les mécanismes par lesquels le système nerveux central détecte et intègre la nature et la quantité de protéines ingérées. Complété par des études comportementales menées chez le rat (un autre projet du laboratoire), il fournira un corpus de connaissances qui pourront être utilisées, en prenant en compte les différences physiologiques et comportementales, pour anticiper les conséquences d’une transition alimentaire chez l’Humain et contribuer à l’établissement des recommandations pour la santé humaine notamment en termes de qualité et quantité des protéines ingérées
Procédures
Les animaux sont soumis à une procédure chirurgicale d’exploration fonctionnelle, sous analgésie et anesthésie générales, après une mise à jeun de 15 heures. La procédure dure 4 h, et concerne tous les animaux. A l’issue de la procédure ils sont mis à mort.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables prévus sur les animaux sont le stress dû au jeun de 15 heures précédant l’anesthésie générale, les douleurs liées à l’administration de produits vétérinaires par injection d'analgésiques et d'anesthésiques.
Devenir
Les animaux sont mis à mort à la fin de l’expérimentation pour la collecte de différents tissus : le cerveau et le tube digestif.
Remplacement
L’objectif du projet est d’étudier les signaux nerveux qui, partant du tube digestif, modulent la prise alimentaire chez un animal. Ces signaux déclenchent des réponses dans un réseau complexe de neurones répartis dans plusieurs structures. En plusieurs endroits leur action est modulée par les hormones digestives. L’emploi d’un modèle in vivo permet de conserver l’ensemble des structures mises en jeu par la stimulation du tube digestif. Ainsi les modèles in vitro (tranches de bulbe rachidien, de cerveau antérieur) ne gardent pas le lien anatomique et fonctionnel avec le tissu cible, dans notre cas le tube digestif. De plus le système hormonal intervient à plusieurs niveaux (tube digestif, complexe vagal dorsal, striatum ventral) pour moduler leur activité. Or aucun modèle in vitro ou in silico ne peut intégrer l’ensemble de ces paramètres dans un système complexe permettant de modéliser l’ensemble des interactions. Le modèle rat est bien établi et couramment employé par les laboratoires de référence dans ce domaine de recherches.
Réduction
Le nombre minimum d'animaux par groupe a été calculé à 16 rats (8 mâles et 8 femelles) / groupe à partir de tests statistiques afin de garantir qu'avec ce nombre d'animaux les données soient interprétables.
Raffinement
A leur arrivée dans l'animalerie, les rats ont une période d'acclimatation de 7 jours à leur nouvel environnement. Notre projet n'incluant que la mesure de l'activité du cerveau sous anesthésie après chirurgie, les mesures que nous prenons pour prendre en charge ces aspects sont : maintien de la température corporelle en plaçant le rat sur un tapis chauffant, analgésie puis anesthésie générales, anesthésie locale des plans chirurgicaux, monitoring du rat durant toute la durée de l'exploration et réhydratation. La mise à mort est réalisée à la fin de l'exploration fonctionnelle sans réveil de l'animal. Des points limites seront mis en place et seront appliqués.
Choix des espèces
Le rat présente un tube digestif et un comportement alimentaire proches de ceux de l'Homme. Il fait plusieurs repas séparés et son goût et son attraction pour les protéines, sont comparables à ceux de l'Homme. Le rat est un modèle reconnu et utilisé par les laboratoires étudiant les mécanismes régulateurs du comportement alimentaire. Chez le rat, un régime riche en protéine provoque rapidement l'arrêt du repas, alors qu'un régime pauvre en protéines provoque un excès de consommation. Chez le rat, les aires du cerveau qui reçoivent des informations en provenance du tube digestif sont connues et dans ces aires, la présence de plusieurs substances chimiques, les neuromédiateurs, intervenant potentiellement dans le contrôle des informations digestives a été démontrée. La petite taille des rats facilite leur manipulation sans être un obstacle à la chirurgie. Les animaux employés sont des rats de 6 à 8 semaines. Cela correspond à un stade de jeune adulte. A ce stade de développement, les besoins en protéines des rats sont les plus élevés pour assurer leur croissance. Cette période cruciale est donc idéale pour étudier l'activité cérébrale en lien avec la consommation de protéines. Ce stade de développement correspond aussi aux populations humaines visées par les recommandations de santé publique, qui sont les adultes jeunes, représentant la cible privilégiée en termes d'apprentissage de l'alimentation, des transitions alimentaires et de troubles du comportement alimentaire.
La thérapie matricielle pour le traitement de la tauopathie tel que la maladie d’Alzheimer
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Issues d'un élevage interne, réparties en sous-groupes de quinze maintenus vivants deux, quatre, six puis huit mois avant d'être tués, 2 164 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré. Elles subissent une biopsie de la queue sept jours après la naissance, puis des injections ou des administrations orales deux fois par semaine pendant huit semaines, suivies d'analyses comportementales. L'objectif déclaré est de tester deux classes de molécules sur un modèle de tauopathie exprimant une protéine tau humaine mutée, en vue de premiers dossiers cliniques. Les souris nées du croisement sans le génotype menant à la tauopathie sont réaffectées à l'étude du devenir des molécules dans l'organisme, ce que le porteur présente comme une réduction du nombre d'animaux mis à mort.
Objectifs
Les tauopathies, auxquelles appartiennent la maladie d’Alzheimer et les démences fronto-temporales, se caractérisent par une perte neuronale due à l’accumulation de la protéine tau sous une forme anormale (= tauopathie) dans le cerveau des patients. À ce jour, aucun traitement curatif de ces pathologies n’existe sur le marché. Dans le but de développer un traitement pour ces pathologies, l’efficacité de la thérapie matricielle dans un modèle de tauopathie sera évaluée dans ce projet. De précédents travaux ont déjà montré qu’il était possible de diminuer le développement de la tauopathie en utilisant des mimétiques de certains sucre complexes dans des modèles de tauopathie qui miment certains aspects de la pathologie (modèles cellulaires et de poisson zèbre). Des résultats préliminaires chez la souris, obtenus dans des modèles de tauopathie et dans d’autres modèles de maladie neurodégénératives, ont également permis de montrer la capacité de ces molécules à protéger et régénérer les neurones atteint dans ces pathologies. Ainsi en poursuivant l’étude de ces molécules dans notre modèle souris de tauopathie qui reproduit plusieurs aspects de la maladie (modification de la tau, mort des neurones et troubles cognitifs aux âges avancés…), nous espérons avoir des preuves solides de l’efficacité de cette stratégie thérapeutique pour débuter de premières études chez l’homme. En effet, il est nécessaire d'un point de vue réglementaire de démontrer que notre concept est efficace dans un modèle se rapprochant de l'homme pour débuter des essais cliniques.
Bénéfices attendus
Aucun traitement curatif n'existe actuellement pour le traitement des tauopathies auxquelles appartiennent la maladie d'Alzheimer et les démences fronto-temporale. Le développement de nouvelles thérapies pour ces pathologies nécessite d'explorer de nouvelles approches, les anciennes cibles n'ayant montré que peu d'effet lors des essais cliniques. Ce projet permettra de mieux caractériser l'effet de deux nouvelles classes de composés thérapeutiques sur les tauopathies et de définir la localisation cérébrale des meilleurs composés sélectionnés dans les procédures suites à leur administration chez la souris, afin de pouvoir initier les premiers dossiers cliniques.
Procédures
Les animaux subiront une biopsie de la queue 7 jours après leur naissance pour connaitre leur génotype. Les animaux seront pesés et recevrons des traitements deux fois par semaine pendant 8 semaines (injection de solution de molécule ou administration orale de solution de molécule). Ils seront ensuite soumis à la fin des traitements à des analyses comportementales.
Impact sur les animaux
Les nuisances ou effets indésirables attendus sont liés à la biopsie de la queue 7 jours après leur naissance, à l’élevage en captivité des animaux, la manipulation répétée des animaux et les injections de composés pendant plusieurs mois : contention pour les changes et les expériences de comportement, injections répétées dans le temps des composés (2 fois / semaines pendant 2 mois). Pour information, aucune toxicité n’a été identifiée avec les molécules aux doses utilisés.
Devenir
Les animaux de l’ensemble des procédures seront mis à mort à la fin des procédures expérimentales afin de réaliser les analyses nécessaires à la quantification de nos paramètres biologiques dans le cerveau.
Remplacement
Réglementairement parlant il n’est pas possible d’aller en clinique (ni même chez le primate non humain) avec uniquement des résultats cellulaires ou in silico. Les modèles de référence pré-clinique pour la tauopathie sont développés dans des espèces rongeur (souris, rat).
Réduction
Pour les études chez l'animal, nous avons optimisé le nombre d’animaux par sous-groupe (n=15) afin d’obtenir des résultats statistiquement exploitables et réaliser des analyses avec un nombre d’animaux réduit au strict nécessaire. L’évolution de la pathologie sera étudiée dans les régions du cerveau touchées dans la maladie d'Alzheimer. Ainsi, chaque groupe sera subdivisé en sous-groupe de 15 animaux, selon leur âge, qui seront maintenus vivants dans les conditions standard d’animalerie pendant 2, 4, 6 et 8 mois. Aux temps correspondants, les différents groupes d’animaux seront mis à mort afin d’étudier l’évolution de la maladie dans le cerveau ainsi que sa corrélation avec notre cible. Pour répondre à ces objectifs au maximum, 2 164 souris seront nécessaires (sur 5 ans). Les différentes lignées de souris utilisées dans le projet seront disponibles par un élevage en interne. De plus, dans le but de réduire le nombre d'animaux mis à mort, les animaux générés lors du croisement des lignées parentales ne possédant pas le génotype menant au développement de la tauopathie seront utilisés pour étudier le devenir des molécules chez la souris (concentration des molécules dans les régions touchées dans la maladie après administration de la molécule).
Raffinement
Afin de détecter et de limiter la douleur, la souffrance et l'angoisse des animaux, nous surveillerons leur état général et leur comportement. Une liste de vérifications contenant l’ensemble de points définis pour identifier la douleur ou la détresse de l’animal est établie : -L’évolution du poids de la souris -L’état de ses poils : est-ce que son poil est hérissé ? -Sa posture, sa démarche et comportement : est-ce que la souris a le dos voûté ? Léthargie ou réticence à se déplacer ? état défensif ? grattage ou morsure ? -On explore son environnement : absence de toilettage ? redressement sur ses pattes arrière ? diminution de la quantité de nourriture et d’eau ingérée ? L’ensemble permet d’identifier si les animaux souffrent. Les animaux sont observés 2 fois/jour jusqu’à leur mise à mort. En cas de douleur : Les souris souffrantes seront transportées dans des cages isolées. Une injection d'un anti-douleur sera réalisée et l’état de l’animal sera suivi. Durant la période d’hébergement, l’eau de boisson sera changée chaque jour et un régime alimentaire normal sera fourni. En cas de non-récupération observée nous allons consulter le personnel vétérinaire du laboratoire afin d’obtenir leur expertise en matière de signes cliniques de la douleur ou de la détresse. Pour information, les animaux sont utilisés avant l’apparition des phénotypes dommageables (c’est à dire avant l’âge de 8 mois). Pour information, aucune toxicité n’a été identifié avec les molécules aux doses maximales utilisées dans le projet.
Choix des espèces
Notre objectif est de valider l’intérêt de la thérapie matricielle dans un modèle mammifère de tauopathie afin de poursuivre le développement de ces molécules jusqu’en clinique. L’expérimentation sur le rongeur reste une étape indispensable avant toute expérimentation sur des modèles plus proche de l’homme (primate). Les rongeurs sont adaptés aux études scientifiques : 98% des gènes partagés avec l’homme, faibles tailles, grandes fécondités, courtes durées de vie, accessibilité et disponibilité d’outils biologiques. De plus, la souris est la seule espèce mammifère actuellement modifiée pour exprimer la protéine tau humaine avec la mutation qui induit la tauopathie (modèle reconnu par la communauté scientifique). Les souris qui développent la tauopathie sont utilisées à l'âge adulte à partir de 2 mois et jusqu'à 8 mois (mise à mort à 2, 4, 6, 8 mois), c'est à dire jusqu'à l'âge ou la tauopathie commence à se développer (2 mois) jusqu'au début de l'apparition des signes cliniques moteurs (8 mois). Les souris "contrôle" de même fond génétique ne possédant pas la mutation, servant de référence à ces études sont utilisées aux mêmes âges. Pour les études de pharmacocinétique, nous utiliserons des souris portant un fond génétique proche des souris mutées. Des souris de génotype sauvage générées par le croisement des lignées parentales, seront également utilisées afin de limiter le nombre de souris générées et mises à mort pour l'étude tout en conservant un modèle pertinent. Les organes périphériques des souris traitées avec les molécules seront également utilisés pour étudier les effets secondaires périphériques possibles des molécules. Ces souris seront utilisées à l'âge adulte (2-4 mois).
Exploration de la base neurobiologique de déficits d’attention au sein de l’autisme
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
Tuées à la fin des procédures pour l'analyse de marqueurs biologiques et des vérifications anatomiques, 2 314 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré. Une partie subit une ou deux interventions chirurgicales de quarante minutes à deux heures sous anesthésie, toutes passent des tests attentionnels et cognitifs, certains quotidiens pendant un mois à raison de trente minutes par jour, et certaines apprennent à porter une fibre d'imagerie fixée sur la tête. Le porteur reconnaît qu'une tâche comportementale est désagréable et stressante, qu'une autre suppose un rationnement alimentaire, et que la fibre contraint les mouvements. Il justifie l'ensemble en indiquant que les études cliniques sont difficilement réalisables sur des personnes autistes, en raison de leur fragilité et de leur incapacité à supporter les contraintes de l'imagerie cérébrale.
Objectifs
Les déficits attentionnels affectent une large proportion des autistes (jusqu’à 80%) entraînant des problèmes importants dans la vie quotidienne, tels que des difficultés à sélectionner les informations sensorielles appropriées. Cela peut conduire à une surcharge cognitive et ou des problèmes de comportement. La coexistence des problèmes attentionnels et de l'autisme est mal comprise. Une meilleure connaissance des mécanismes neurobiologiques sous-jacents à ces difficultés pourrait améliorer la prise en charge des personnes concernées en affinant les approches thérapeutiques visant à atténuer ces symptômes.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra une meilleure connaissance des structures et circuits impliqués dans l’attention ainsi qu’une meilleure compréhension de l’implication des déficits attentionnels dans un modèle murin d’autisme. Ce projet fondamental a donc une claire perspective translationnelle, en particulier pour le trouble du spectre autistique.
Procédures
Tous les animaux effectuent les tests comportementaux ayant pour objectif de tester leurs capacités attentionnelles et cognitives. Certaines tests seront réalisés quotidiennement (~30min par jour) pendant 1 mois. D'autres tests seront plus courts (2 séances de 30 min et 15 min sur deux jours). Certains animaux subissent une ou deux interventions chirurgicales sous anesthésie et analgésie (durée 40 min à 2h). Certaines animaux reçoivent un traitement pharmacologique (non-toxique) sur 1 jour.
Impact sur les animaux
Les interventions chirurgicales entrainent un risque d'inconfort, de douleur, d'infection et/ou de perte de poids. Une des tâche comportementales est légèrement désagréable et stressante pour l'animal; l'autre necessiterait un rationnement au niveau de la nourriture, qui peut est légèrement stressant pour les animaux. Les animaux seront entraînés à porter une fibre d'imagerie sur leur tête, ce qui peut représenter une contrainte pour le mouvement de l'animal. Le produit injecté pourrait avoir un effet léger sur le comportement de l’animal, sa perception ou son niveau de vigilance ou acrtivité.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin des procédures pour l’analyse des marqueurs biologiques et les vérifications anatomiques.
Remplacement
Le projet se concentre sur l’exploration des changements comportementaux et biologiques chez un modèle de maladies neurodéveloppementales. Les expériences proposées nécessitent l’utilisation d’un modèle animal vivant et ne peuvent pas être remplacées par des études in vitro ou in silico. Les études cliniques sont difficilement réalisables en raison de la fragilité de la population concernée et de leur incapacité à supporter les contraintes requises pour l’imagerie cérébrale. De plus, des approches invasives sont nécessaires pour répondre à nos questions scientifiques et ne peuvent pas être réalisées chez une population clinique. Les structures cérébrales ciblées par notre étude sont généralement bien conservées chez différentes espèces de mammifères, ce qui suggère une similitude fonctionnelle entre les rongeurs et les humains. L’utilisation de modèles animaux présentant une sensibilité neuronale plus faible (tels que les invertébrés ou les poissons) ne convient pas à notre projet, car ces organismes ne possèdent ni la structure cérébrale ni les capacités comportementales ciblées par les objectifs de notre étude.
Réduction
Nous avons réfléchi à notre projet de recherche de manière à réduire au minimum le nombre d’animaux utilisés. La conception expérimentale rigoureuse de notre projet permettra de mettre en place une stratégie de réduction optimale du nombre d’animaux nécessaires à l’exploitation statistique des résultats. Notre étude intègre également plusieurs expériences pilotes, permettant d’évaluer la faisabilité technique de certains aspects du projet ainsi que son raffinement. Les données recueillies seront analysées à l’aide de tests statistiques appropriés, permettant une extraction maximale d’informations et assurant des analyses solides. Notre stratégie expérimentale permet également une analyse précoce des données, étape par étape, dans le but de réduire le nombre d’expériences ou de réévaluer notre approche si cela s’avère pertinent ou possible.
Raffinement
Le bien-être animal est essentiel pour garantir la réussite de notre projet. Nous avons réfléchi à notre projet afin d’intégrer plusieurs mesures de raffinement, notamment : i) Vérification de l’état de l’animal avant et après chaque expérience ou manipulation. ii) Perfectionnement des procédures chirurgicales afin de réduire le risque de douleur ou de souffrance : utilisation d’une crème ophtalmique et d’un tapis chauffant pour maintenir la température corporelle de l’animal ; utilisation systématique d’anesthésiques et d’analgésiques pour chaque intervention chirurgicale. iii) Application de soins post-opératoires préventifs. iv) Manipulation quotidienne des animaux avant les séances comportementales afin de réduire le niveau de stress. v) Utilisation de techniques de manipulation adaptées pour minimiser le stress lié aux manipulations. vi) Habituation progressive à la salle de comportement. vii) Définition de points limites spécifiques et de mesures conservatrices pour chaque phase de la procédure. viii) Mise en place de mécanismes d’intégration des nouvelles techniques de raffinement : formation régulière des expérimentateurs, consultation de ressources éducatives en bien-être animal et sollicitation d’experts du domaine.
Choix des espèces
Choix de l'espèce : Les expériences proposées pour cette étude nécessitent des mesures comportementales et neurophysiologiques (impliquent des interventions invasives). Nous avons donc besoin d’un modèle animale complexe et intacte, adapté à la réalisation des tests cognitifs, possèdant la structure cérébrale ciblée par notre étude, pour lequel il existe déjà des tests comportementaux validés dans la littérature scientifique. De plus, il est essentiel que l'espèce soit susceptible d'accepter des modifications génétiques pour reproduire les conditions génétiques humaines. Idéalement, le modèle devrait être bien validé par des études antérieures en tant que représentation fiable et éprouvée pour l'étude de l'autisme. La souris répond à tous ces critères et offre la cohérence avec les recherches précédemment menées au sein de notre équipe. Les modèles animaux avec une sensibilité neurophysiologique moindre, tels que les invertébrés ou les poissons, ne sont pas appropriés pour notre projet, car les approches techniques que nous envisageons ne peuvent pas être appliquées à ces organismes. De plus, les tests comportementaux chez ces animaux sont souvent trop limités pour modéliser de manière adéquate des maladies complexes comme l'autisme. Stade de développement : 6 à 8 semaines au début des procédures (c.a.d. l'acte chirurgical) et 10 à 12 semaines (jeunes adultes) au moment du test comportemental. Justification : Ce stade de développement a été choisi pour être en cohérence avec les études antérieures effectuées au sein de notre équipe, utilisant le même modèle transgénique. En effet, cette étude s'inscrit dans la continuité de notre programme de recherche, et il est très important de maintenir les mêmes conditions expérimentales afin de garantir la reproductibilité et la fiabilité de nos expériences, tout en facilitant la comparabilité de nos données avec celles obtenues précédemment. L'âge de 10 à 12 semaines a été choisi car il correspond au moment de maturité des circuits neuronaux ciblés. Bien que la condition étudiée se manifeste à tous les stades de la vie, une intervention thérapeutique sera plus efficace si elle est effectuée de manière la plus précoce possible. C'est pour ces raisons que nous utilisons des jeunes adultes.
Propagation de l’information sonore le long des voies auditives chez le rongeur.
- Recherche appliquée
- Troubles sensoriels
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système nerveux
Gerbilles de Mongolie : 630
Opérés de l'oreille ou du cerveau pendant une à quatre heures, maintenus la tête fixée deux à quatre heures pour enregistrer leur activité cérébrale, ou exposés une fois à 100 décibels pendant deux heures, 1 710 souris et 630 gerbilles de Mongolie vont être utilisés dans des procédures allant de la chirurgie sans réveil aux atteintes modérées. Tous sont tués à l'issue, le porteur indiquant qu'un animal transgénique, injecté d'un vecteur viral ou porteur d'un implant ne peut être ni réutilisé ni placé. L'objectif déclaré est de décrire la transformation des vibrations sonores en activité du nerf auditif et de tester un implant cochléaire à stimulation optique. La perte auditive provoquée par l'exposition sonore est présentée comme légère et réversible en une semaine, "ce qui correspond à la perte auditive usuelle de personnes âgées de 60 ans".
Objectifs
Répondre à certaines interrogations scientifiques concernant le traitement de l’information sonore le long des voies auditives. : a)Au niveau périphérique, la cochlée traite les informations sonores avant même que le cerveau n’entre en action. Le premier objectif est d'obtenir une description précise de la transformation des vibrations sonores en activité électrique du nerf auditif. Au-delà de son intérêt pour la recherche fondamentale, cette approche sera importante pour améliorer les aides auditives et les implants cochléaires actuels et développer de nouvelles stratégies de stimulation. b)Un son peut être entièrement caractérisé par sa fréquence et son intensité. Cependant, au niveau perceptif ces 2 dimensions interagissent (un son fort parait plus aigu par exemple). Cette interaction apparait dès la cochlée, c’est-à-dire au niveau le plus précoce du traitement de l’information sonore. Afin de pouvoir contrôler précisément l’information envoyée par la cochlée au cerveau, nous allons développer une méthode de stimulation optique du système auditif périphérique. Ceci nous permettra de déterminer qu’elle est l’information nécessaire et suffisante pour identifier les sons. c)Au niveau du circuit auditif, l’information auditive est relayée à différents noyaux avant d’atteindre le centre auditif. De façon remarquable, certaines informations comme l’information fréquentielle est propagée le long des voies auditives grâce au contrôle précis de la connectivité entre les différents noyaux. Ici, nous utiliserons des approches de marquage de certains types cellulaires afin de caractériser finement les connexions neuronales le long réseau auditif. d)Au niveau central, les 2 hémisphères du cerveau traitent les informations fréquentielles et temporelles différemment. Chez l’humain, la latéralisation du traitement du langage en constitue un exemple qui a été amplement décrit. Notre objectif est ici de tester l’hypothèse que le centre auditif gauche répond de manière sélective aux attributs temporels de vocalisations conspécifiques, alors que le centre auditif droit répond préférentiellement aux attributs de fréquence. 2)Proposer un nouveau type de traitement de surdités profondes en déterminant les avantages et les inconvénients d’un nouveau type d’implant basé sur la stimulation optique de la cochlée. Nous réaliserons dans ce projet nos expériences sur le rongeur mais transféré à l’humain.
Bénéfices attendus
L’objectif du projet est de répondre à des interrogations scientifiques concernant le traitement de l’information sonore à la fois au niveau périphérie (oreille interne) et au niveau central (voies auditives). Il permettra de caractériser finement comment les sons complexes sont analysé par le système auditif et quel est le réseau neuronal qui permet à l’information sonore de se propager efficacement le long des voies auditives. A la fin du projet, nous aurons une meilleure compréhension de ces phénomènes fondamentaux de codage de l’information sensorielle et du circuit neuronal permettant de véhiculer efficacement l’information auditive.
Procédures
Certains animaux seront soumis à 1 ou 2 des interventions chirurgicales de l’oreille ou du cerveau, sous anesthésie générale et durant de 1 à 4 heures. Les animaux transgéniques seront génotypés afin de diminuer le nombre d’animaux utilisés. Pour cela, un prélèvement à l’oreille sera fait au moment du sevrage. L’intervention est brève (1 minute par animal) et ponctuelle (le prélèvement ne sera effectué qu’une seule fois au cours de la durée de vie de l’animal). Certains animaux seront maintenus en contention pendant 2-4 heures pour mesurer leur activité cérébrale sur animal éveillé en réponse à des stimuli auditifs. Chaque animal effectuera 5-8 séances d’habituation qui seront suivies par au maximum 5 séances d’expérimentation. Pour étudier l’effet de pertes auditives sur la façon de percevoir les sons, certains animaux subiront une exposition sonore unique à 100 décibels pendant 2 heures.
Impact sur les animaux
L’injection de vecteurs viraux (chez le nouveau-né ou chez l’animal adulte) nécessite une intervention chirurgicale sous anesthésie générale qui dure environ 30 minutes chez le nouveau-né et jusqu’à 2 heures chez l’adulte. Cela peut donner lieu à des douleurs contrôlées par un traitement antalgique et à une sensibilité post-opératoire de courte durée. L’implantation chirurgicale d’implant cochléaire ou de fenêtre crânienne chez l’animal adulte nécessite une intervention chirurgicale sous anesthésie générale qui dure environ 3 heures. Cela peut donner lieu à des douleurs modérées contrôlées par un traitement antalgique et à une sensibilité post-opératoire pendant une semaine. Les séances d’enregistrements de l’activité cérébrale sur animal éveillé nécessitent une contention par fixation de tête. Ceci est susceptible de générer du stress et de l’anxiété chez les animaux. Afin que l’animal se familiarise avec l’expérimentateur et l’environnement et pour pouvoir réaliser des séances d’enregistrement d’une durée de 3 heures, une période d’habituation progressive sera mise en place. A la fin de cette période, un maximum de 5 séances en contention avec un minimum de deux jours de repos entre séances consécutives seront réalisées. Pour étudier l’effet de pertes auditives sur la façon de percevoir les sons, certains animaux subiront une exposition sonore unique à 100 décibels pendant 2 heures. Ceci génèrera une perte auditive légère (environ 30 décibels, ce qui correspond à la perte auditive usuelle de personnes âgées de 60 ans) qui sera réversible et durera environ 1 semaine.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni replacés, ni adoptés pour au moins l’une des raisons suivantes : - Nous utiliserons certains animaux pour le prélèvement d’organes. - Certaines chirurgies seront sans réveil. - Nous utiliserons des animaux transgéniques ou subissant une injection de vecteur viral ou étant appareil avec un implant, lesquels ne peuvent pas être réutilisés ou placé.
Remplacement
L’organe auditif est le fruit de millions d’années d’évolution et il n’est pas possible de mettre en culture les systèmes auditifs périphériques et centraux qui permettraient de reproduire le circuit auditif. De plus, aucun modèle informatique n’existe pour simuler le fonctionnement naturel du système. Aujourd’hui, il n’existe aucune alternative pour remplacer l’expérimentation animale par des expériences purement in vitro ou in silico car nous avons besoin d’étudier le système auditif périphérique dans son ensemble. Afin de comprendre le fonctionnement cochléaire sur un modèle réaliste, il est important d’utiliser des animaux comme la souris ou la gerbille chez qui l’architecture du système auditif périphérique (la cochlée) est similaire à celle de l’Homme. Notre stratégie expérimentale implique l’expression de protéines exogènes dans la cochlée ou le cerveau de la souris ou de la gerbille. Ceci est permis grâce aux outils génétiques dont nous disposons. La production de ces protéines nécessite un organisme vivant.
Réduction
Ce projet impliquera sur une durée de 5 ans un total de 1710 souris et de 630 gerbilles qui entreront dans des procédures sans réveil, légères ou modérées. Des méthodes d’analyse statistique ont été utilisées afin de déterminer la taille optimale des groupes expérimentaux pour répondre aux questions scientifiques posées. Ce chiffre a été estimé avec l’aide d’une équipe de biostatisticiens afin de calculer au mieux le nombre d’animaux nécessaires. Afin de réduire le nombre d’animaux utilisés, les animaux transgéniques seront systématiquement génotypés pour garder uniquement les génotypes souhaitables. Des expériences pilotes sur un nombre réduit d’animaux seront réalisées afin d’éviter des pertes dues aux difficultés techniques. Toutes les procédures utiliseront mâles ou femelles confondus. Cependant, si un des sexes ne s’engage pas de la même façon dans les tests comportementaux, nous privilégierons le sexe le plus réceptif aux tâches comportementales. L’utilisation de nouvelles technologies d’enregistrement neuronal à haute densité permettant d’enregistrer en parallèle plusieurs dizaines de neurones à partir de différentes zones d’intérêt signifie que la quantité de données obtenue par séance d’enregistrement sera maximisée. Dans le cas d’enregistrements sur animal éveillé, la réutilisation de chaque animal pour plusieurs séances d’enregistrement augmentera encore davantage la taille de l’échantillon de neurones obtenues par animal et contribuera à réduire le nombre d’animaux nécessaires pour obtenir des données statistiquement robustes.
Raffinement
Les animaux impliqués dans le projet seront suivis régulièrement et seront anesthésiés, lorsque c’est nécessaire, pour éviter toute forme de souffrance. Des traitements analgésiques et antalgiques seront mis en œuvre et adaptés à l’âge des animaux en préopératoire et postopératoire pour obtenir une analgésie idéale pour chaque procédure. Après la chirurgie, les animaux bénéficieront d’un chauffage de la cage et d’un gel hydrique spécialisé. La plaie sera examinée tous les jours pendant une semaine pour repérer des signes d’infection ou toute autre anomalie physique, comportementale ou développementale (chez le nouveau-né). Un traitement analgésique post-opératoire sera observé pour réduire ces effets indésirables à leur minimum. Une perte de poids dans les premiers jours suivant la chirurgie peut se manifester. La pesée régulière des animaux au cours de la première semaine post-opératoire permettra de surveiller que cette perte reste transitoire et ne dépasse pas les 15% du poids initial de l’animal. Dans de très rares cas, des infections au niveau de l’implant ou de la fenêtre crânienne peuvent survenir. Si l’infection persiste malgré un traitement antibiotique, l’animal sera mis à mort. La contention par fixation de tête est susceptible de générer du stress et de l’anxiété chez les animaux. Afin de réduire ce stress autant que possible, des séances de maniement permettront aux animaux de se familiariser avec l’expérimentateur. De plus, l’habituation à la fixation de tête se fera de façon progressive sur plusieurs séances, tout en prenant en compte la vitesse de progression de chaque animal individuellement. Les expériences comportementales auront lieu dans les cages d’hébergement et sans restriction hydrique. Comme les souris sont hébergées dans ce dispositif expérimental, elles ne seront pas effrayées par un nouvel environnement et pourront réaliser la tâche selon leur volonté. L’état général de santé des souris et des gerbilles sera caractérisé par un score d’état corporel qui prend en compte différent facteur (perte de poids, changement de posture, yeux plissés, manque de toilettage etc.) et qui nous permettra d’évaluer l’état de l’animal tout au long de la procédure et de déterminer des points limites spécifiques et précoces. En fin de procédure ou si nous observions un comportement anormal l’animal sera mis à mort.
Choix des espèces
Afin de comprendre le fonctionnement périphérique et central du traitement de l’information sonore sur un modèle réaliste, il est important d’utiliser des animaux comme les rongeurs chez qui l’architecture du système auditif est similaire à celle de l’Homme. En effet, la cochlée est seulement présente chez les mammifères. Au niveau cérébral, les différents centres neuronaux du traitement auditif sont largement conservés et chaque noyau possède son homologue chez l’espèce humaine. Il est également démontré que la souris et la gerbille possèdent un répertoire considérable de vocalisations qui peuvent servir de modèle au langage humain. La souris étant parmi les espèces le plus couramment utilisés en biologie, il existe de nombreux modèles de surdité génétique ayant un équivalent chez l’Homme. La gerbille présente l’avantage par rapport à la souris d’être sensible à une gamme de fréquences très proche de l’humain et représente donc une étape importante pour en vue d’applications translationnelles. Dans le cas d’injection virale pour exprimer les molécules d’intérêt dans les cellules de l’oreille interne, l’administration est plus efficace à un stade précoce du développement. Nous utiliserons des animaux juvéniles (de 1 à 3 jours) qui seront ensuite soit mis à mort pour en extraire les tissus soit soumis à l’expérimentation électrophysiologique ou comportementale à l’âge adulte. Ensuite, chaque procédure du projet impliquera des animaux à un stade de développement où le système auditif périphérique et central est totalement mature (>6 semaines). Cependant, les souris qui sont largement utilisées en laboratoire commencent à présenter des pertes auditives à partir de 15 semaines, c’est pourquoi nous utiliserons des souris plutôt jeunes (6 à 10 semaines) pour les expériences d’exploration de la fonction auditive. Les expériences comportementales durent plus longtemps et seront réalisées sur des souris entre 4 et 14 semaines. Les expériences sur les gerbilles seront réalisées à des âges identiques car les trajectoires de développement sont similaires.
Etude chez le rat mâle et femelle de l’implication des cellules gliales dans l’installation de l’hypersensibilté douleureuse dans un modèle de migraine
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Une injection dans la moelle épinière sous anesthésie générale, puis des injections systémiques sous sédation tous les deux jours pendant huit jours : 120 rats vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. L'objectif déclaré est d'étudier le rôle des cellules gliales dans l'installation d'une hypersensibilité douloureuse, dans un modèle de migraine chronique. Le porteur attend explicitement le développement de cette hypersensibilité, et prévoit la mise à mort des rats perdant plus de 20 % de leur poids initial. Il annonce des tests de mesure de la douleur deux fois par semaine, qu'il décrit comme peu douloureux, sans préciser lesquels.
Objectifs
La migraine est une pathologie qui a un fort impact sur la santé publique (12-15% de la population touchée). Une des signatures comportementales de la migraine est l’hypersensibilité à la douleur mécanique cutanée appelée allodynie qui représente en plus de la douleur spontanée un symptôme très handicapant pour les malades. L’objectif de ce projet va consister à étudier l’implication des cellules gliales dans un modèle de migraine chronique.
Bénéfices attendus
La migraine est une pathologie qui a un fort impact sur la santé publique (12-15% de la population touchée). Les traitements proposés ont une efficacité limitée, surtout au stade chronique de la maladie. Le développement et l'évaluation des effets antalgiques de nouvelles molécules est indispensable pour l’amélioration des thérapeutiques.
Procédures
Les expériences sont effectuées par du personnel compétent et selon les bonnes pratiques de l'expérimentation animale. 1 groupe: 1 injection intra médullaire (1 par animal:20min) sous anesthésie générale + tests de mesure de la douleur en comportement (2 fois par semaine) 1 groupe: 1 injection intra médullaire (1 par animal:20min) sous anesthésie générale + tests de mesure de la douleur en comportement (2 fois par semaine) injection systémique sous sédation ( tous les 2 jours pendant 8j)
Impact sur les animaux
Nous nous attendons au développement d’une hypersensibilité douloureuse. Les mesures de sensibilité cutanée sont peu douloureuses, puisqu’elles consistent en la mesure d’un seuil, avec possibilité d’échappement et n'entrainent pas de réactions visibles, autre que le retrait moteur de la zone stimulée Les injections peuvent entraîner une légère inflammation de courte durée au niveau du site d'injection. Lors de l'injection, dans de rare cas, les animaux peuvent ne pas se réveiller suite à l'anesthésie. Très rarement, l'injection peut causer des traumatismes au niveau des vaisseaux sanguins. Ces procédures présentent des risques de stress physiologique chez les rats.
Devenir
A la fin de la procédure, les animaux seront mis à mort car ils ne peuvent pas être utiliser dans d'autres procédures.
Remplacement
Aucune méthode alternative ne permet de remplacer ce protocole. Il est nécessaire de réaliser ces études in vivo, car l’intégration de la douleur implique de nombreuses régions du système nerveux aussi bien central que périphérique. Des études comportementales chez l’animal vivant sont donc nécessaires pour mettre en évidence l’installation d’une l’allodynie mécanique.
Réduction
Pour chaque procédure, nous allons adapter notre approche statistique aux données obtenues afin d'obtenir des résultats statistiquement fiables et pertinents avec une puissance d’analyse d’au moins 70%. Si lors des procédures, 8 animaux sont suffisants, nous n'utiliserons pas plus d'animaux. Des tests statistiques seront utilisés pour déterminer le nombre d'animaux suffisant et nécessaire. Afin de limiter le nombre d'animaux, les études comportementales et moléculaires seront réalisées avec les mêmes groupes.
Raffinement
Préalablement à toutes études comportementales, les animaux sont (i) hébergés dans des cages à environnement enrichi dans notre animalerie, pendant une semaine, et (ii) soumis à des séances d’habituation, pendant 4 jours, afin de diminuer le stress lié au nouvel environnement et à la manipulation par l’expérimentateur. Pour les injections, les rats sont préalablement anesthésiés. L’anesthésie adéquate des animaux est confirmée par l’absence de réflexe de retrait de la face en réponse à un pincement de la patte postérieure. Nous utiliserons un analgésique lors de la phase per opératoire et un anti inflammatoire en phase post opératoire. De plus, en cas d’injection d’un produit inflammatoire au niveau de la face, le suivi post-opératoire, avec un examen minutieux de la zone d’injection, est poursuivi dans les jours suivants. L'état général de l'animal est surveillé tous les jours avec contrôle du poids. Plusieurs critères seront surveillés quotidiennement durant tout le temps des procédures, et des points limites ont été établis par une grille de scores. Le poids est mesuré quotidiennement. La nourriture sera humidifiée pour faciliter son absorption. Si la perte de poids excède 20% du poids initial, les animaux seront mis à mort par surdose d'anesthésique avec sédation préalable. Nous regarderons également l’apparence et le comportement (poils ébouriffés, animal prostré, posture anormale, vocalisations, agitation, toilettage). S’il apparait un comportement correspondant aux points limites définis par la grille de scores, alors les animaux seront exclus de l'expérimentation.
Choix des espèces
La souche Sprague-Dawley est couramment utilisée au sein du laboratoire depuis de nombreuses années. C’est par ailleurs un bon modèle pour les études comportementales. Les animaux utilisés seront des rats adultes, par comparaison avec les autres données de la littérature. Les animaux utilisés seront des rats adultes, par comparaison avec les autres données de la littérature.
Nouvelle stratégie médicamenteuse pour améliorer la mémoire dans un modèle murin de maladie d’Alzheimer
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
Deux injections intrapéritonéales par semaine pendant 30 à 36 semaines, sur animal maintenu en contention, précèdent un acte chirurgical mené sous anesthésie profonde sans réveil. 192 souris d'un modèle de maladie d'Alzheimer vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Les tests de mémoire, de locomotion, d'anxiété et d'anhédonie, jusqu'à trois expositions à six tests différents, sont décrits comme n'engendrant "aucune nuisance chez l'animal", alors que le porteur attend par ailleurs un stress physique et une douleur liés aux injections répétées. Toutes sont mises à mort à la fin de l'étude et leurs cerveaux prélevés pour des analyses post-mortem.
Objectifs
Plusieurs données de la littérature indiquent que l’inhibition d’une enzyme cérébrale, appelée phosphodiestérase, pourrait s’avérer être une stratégie intéressante pour traiter les troubles de la mémoire induits par la maladie d’Alzheimer. En parallèle, il a également été montré que l’activation de certains récepteurs cérébraux de la sérotonine engendrait des effets bénéfiques sur la mémoire chez l’animal. Notre hypothèse de recherche est que l’activation de ces récepteurs, conjuguée à l’inhibition des phosphodiestérases, exercerait des effets bénéfiques puissants sur la mémoire. Notre étude vise à démontrer, chez l’animal, la preuve de l’intérêt de cette association. Cette étude sera réalisée sur un modèle animal mimant la pathologie cérébrale et les troubles de la mémoire caractéristiques de la maladie d’Alzheimer.
Bénéfices attendus
Cette étude permettra de valider la preuve de concept de l’intérêt d’une association de deux agents pharmacologiques pour lutter contre les troubles de la mémoire chez la souris et permettra d’identifier les mécanismes cérébraux sous-jacents.
Procédures
Toutes les souris du projet seront exposées à : - 1 injection 2 fois par semaine pendant 36 semaines (Cohorte 1) ou 30 semaines (Cohorte 2) d’agents pharmacologiques. Cette injection (voie intra-péritonéale) nécessite une contention de l’animal et prendra environ une minute par souris. - Au maximum 3 expositions à 6 tests comportementaux d’une durée maximale de 10 minutes par exposition, selon le test utilisé. Les tests comportementaux choisis n’engendrent aucune nuisance chez l’animal. Ces tests ont pour but de tester la mémoire de reconnaissance, la mémoire de travail, la mémoire spatiale, les performances locomotrices, l’anxiété et l’anhédonie des animaux suite au traitement. Enfin, l’ensemble des souris du projet seront exposées à un acte chirurgical sans réveil, mené sous analgésie et anesthésie profonde, d’une durée inférieure à 5 minutes.
Impact sur les animaux
Au cours de ce projet, les animaux vont être exposés à des administrations par voie intra-péritonéale nécessitant une contention (nuisance modérée). Un stress physique et une douleur dus aux injections sont attendus lors de ces manipulations. Les animaux seron exposés à un acte chirurgical mené sous anesthésie et analgésie profondes (acte sans réveil).
Devenir
A l’issue de ce projet, les 192 souris seront mises à mort. Les cerveaux de tous ces animaux seront prélevés afin de réaliser des études post-mortem complémentaires.
Remplacement
Ce projet vise à favoriser le développement de nouveaux médicaments susceptibles d’avoir un intérêt dans le cadre de la prévention et/ou le traitement de pathologies telles que la maladie d’Alzheimer. Or la recherche de nouveaux médicaments nécessite (scientifiquement et règlementairement) l’utilisation d’espèces animales. De plus, l’évaluation des performances de mémoire ne peut être réalisée que sur un organisme capable d’effectuer une tâche cognitive (ici des tests évaluant différents types de mémoire). Ainsi, aucun remplacement par des modèles in vitro ou in silico (modèles mathématiques, bio-informatique) ne peut être réalisé.
Réduction
Un total de 192 souris sera nécessaire pour cette étude. En faveur d’une réduction du nombre d’animaux utilisé, nous avons choisi d’utiliser à la fois des souris femelles et des souris mâles. En utilisant des mâles et des femelles issus des mêmes portées, nous éviterons une production excessive d’animaux. Cela permettra de limiter le nombre d’animaux excédentaires issus de l’élevage, qui, sans cette stratégie, seraient mis à mort sans avoir été utilisés. Nous avons également choisi de réaliser successivement les études comportementales d’une seule étude sur les mêmes souris et de poursuivre ces études comportementales par des mesures post-mortem.
Raffinement
Afin de diminuer le stress de nos animaux, un protocole de familiarisation des animaux à l’animalerie et à l’expérimentateur sera mis en place sous la forme de manipulation (handling) dès l’arrivée des animaux au sein de notre animalerie. Ils seront surveillés quotidiennement et une attention particulière sera apportée à l’apparence physique externe des animaux, aux variations éventuelles de poids ainsi qu’aux changements de comportements. Le site d’administration (droite ou gauche) pour les injections intra-péritonéales sera utilisé en alternance. Afin de réduire la douleur liée aux administrations chroniques, nous avons choisi de réaliser le traitement deux fois par semaine. Des points limites précoces et compatibles avec les objectifs scientifiques de notre recherche a ont été choisis. Pour la procédure chirurgicale sans réveil, les animaux seront analgésiés et anesthésiés profondément pour éviter toute douleur durant cette procédure.
Choix des espèces
Les souris font partie des espèces animales les plus exploitées en recherche biomédicale du fait de leur facilité de reproduction et de la similarité du système nerveux central qu’elles présentent avec l’Homme. Leur comportement est bien décrit et il est possible d’en mesurer les modifications. Les modèles murins possèdent une bonne faculté d’apprentissage justifiant leur utilisation dans l’étude de la mémoire. Des souris adultes (minimum 8 semaines d’âge) seront utilisées dans ce projet, un âge auquel les grandes fonctions physiologiques sont arrivées à maturité.
Rôle de la traduction locale dans la régénération des neurones
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Les deux nerfs optiques de 1 127 souris sont écrasés par pincement, trois minutes par œil, ce qui les rend aveugles. 2 975 souris au total vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, avec jusqu'à trois injections dans le péritoine et deux injections d'un vecteur viral dans chaque œil par animal. Le porteur écrit n'observer aucune nuisance ni effet indésirable sur la capacité de ces souris aveugles à explorer leur environnement, à se nourrir, à boire ou à sociabiliser. Toutes sont tuées, 1 681 d'entre elles par une thoracotomie suivie d'une perfusion intracardiaque, pour analyser la repousse des axones dans la rétine, le nerf optique et le cerveau.
Objectifs
Chez les mammifères adultes, les neurones du système nerveux central (SNC) n’ont pas la capacité de repousser spontanément lorsqu’ils sont endommagés, ce qui conduit à des pertes irréversibles et permanentes des fonctions neuronales. Pour promouvoir la repousse des neurones du SNC, il est essentiel d’élucider les mécanismes moléculaires et cellulaires de régénération. L’objectif global du projet est de comprendre comment les neurones du système nerveux central (SNC) peuvent être réparés après une lésion. Pour cela, nous nous concentrons sur les mécanismes cellulaires et moléculaires au sein des neurones eux-mêmes. Le projet étudiera comment les neurones régulent l'expression des gènes en réponse à une lésion, puis identifiera des facteurs-clefs de cette régulation nécessaires à la régénération. Enfin, nous chercherons des moyens de promouvoir la régénération des neurones en manipulant certains de ces facteurs-clefs.
Bénéfices attendus
Les résultats de ce projet nous permettront d’identifier des mécanismes qui permettent à un neurone lésé de repousser et de se reconnecter après une lésion. Ils ouvriront des opportunités de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour la réparation du système nerveux central. Ils permettront d'identifier de nouvelles cibles moléculaires pour déclencher la régénération des neurones de manière efficace et reproductible, et par la suite une reconnexion fonctionnelle. Ces résultats concerneront les patients atteints de maladies de l'œil (telles que le glaucome), mais aussi les patients ayant subi une lésion traumatique du cerveau ou de la moelle épinière (accident de la route, accident du sport, agression) et les patients atteints de maladies neurodégénératives (par exemple la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer qui affectent certains neurones dans le cerveau).
Procédures
Les souris recevront une injection intrapéritonéale d'anesthésiant et de myorelaxant, suivie d'une injection dans l'œil d'un vecteur viral. Cette procédure dure au maximum 1 min par œil. Une partie des souris recevra une lésion des nerfs optiques par pincement. Cette procédure dure 3 min par œil. Les souris subiront une thoracotomie dans le cadre de leur euthanasie par perfusion intra-cardiaque. Cette procédure dure 5 min et est réalisée une seule fois car elle conduit à la mort de l'animal. Nombre d’animaux concernés par l’injection intrapéritonéale : 2975, dont 1294 1 fois, 554 2 fois, 1127 3 fois. Nombre d’animaux concernés par l’injection intravitréale : 2975, dont 1848 1 fois chaque œil, et 1127 2 fois chaque œil. Nombre d’animaux concernés par la lésion du nerf optique : 1127, 1 fois chaque œil. Nombre d’animaux concernés par la perfusion intra-cardiaque : 1681.
Impact sur les animaux
L’injection par voie intrapéritonéale entraîne probablement un stress des animaux au moment de leur contention et de l’introduction de l’aiguille. Cependant, au regard de la durée extrêmement courte de l’intervention (moins d’une minute) nous pouvons estimer que le stress et la douleur induits par l'introduction de l’aiguille sont très limités dans le temps. Les éventuelles douleurs ressenties pendant l'injection dans l'œil ou pendant l'incision de la membrane conjonctive sont prises en charge en pré- et post-opératoire par l'administration d'anesthésiant local et d'analgésique. La lésion des deux nerfs optiques entraîne la cécité des souris. Cependant, nous n’observons aucune nuisance ou aucun effet indésirable sur la capacité des souris à explorer leur environnement, à se nourrir, à s’abreuver ou à sociabiliser.
Devenir
A la fin de chaque procédure, les animaux seront mis à mort soit pour prélèvement des tissus rétiniens et leur mise en culture ; soit pour analyse histologique de la régénération dans la rétine, le nerf optique et le cerveau.
Remplacement
L’étude de processus cellulaires et moléculaires complexes impliqués dans la régénération du SNC mammifére adulte nécessite l’utilisation d’animaux et ne nous permet pas de recourir à des stratégies de remplacement par des méthodes in vitro. En effet, à l'heure actuelle, il n'existe aucun modèle de culture de neurones de rétine adulte ni de système d’organoide qui pourrait être utilisé en remplacement du système visuel de la souris.
Réduction
La très grande reproducibilité du modèle expérimental permet de réduire le nombre d’animaux utilisés dans l'analyse de la régénération. La qualité de notre plan expérimental ainsi que l’étude détaillée du nombre d’animaux nécessaires à l’obtention de résultats scientifiques statistiquement valables nous permettent d’optimiser le nombre d’animaux utilisés. Les procédures décrites sont maîtrisées depuis plusieurs années au sein de l’équipe par les expérimentateurs responsables du projet. Nos approches peu invasives et peu incapacitantes, ainsi que la parfaite maîtrise des procédures chirurgicales réduisent la variabilité et les pertes post-expérimentation. Enfin, le contrôle des paramètres environnementaux mais également du statut sanitaire des animaux permet de limiter la variabilité des résultats expérimentaux obtenus, et ainsi de réduire le nombre d’animaux nécessaires à l’obtention de résultats statistiquement valables.
Raffinement
Dans l'équipe, les expérimentateurs maîtrisent parfaitement les chirurgies d'injection intravitréale et de lésion du nerf optique. La maîtrise des procédures ainsi que leur courte durée contribuent à limiter l’inconfort des souris. Les élevages sont effectués au sein de notre établissement agréé et 5 personnes s'assurent quotidiennement du bien-être des animaux. Les procédures expérimentales seront planifiées (disponibilité des locaux d'expérimentation, du matériel, période d'acclimatation des animaux aux pièces d’expérimentation), ce qui permettra de diminuer le stress des animaux et de favoriser la validité des expériences. Les souris seront hébergées dans une zone dédiée aux périodes post-expérimentation. Des points limites les plus précoces possibles seront établis en fonction des procédures. Une grille de score servira de repère pour vérifier l’état de l’animal pendant la période post-opératoire, permettant l'idenditification des critères d'arrêt des souffrances et la décision à prendre. Les stratégies d’optimisation ainsi qu'une médication adaptée en pré- et post-expérimentation sont mises en place dans le but de réduire au maximum la douleur, la souffrance et l’angoisse chez les animaux.
Choix des espèces
Les souris sont appropriées pour ce projet car le système visuel de la souris est similaire à celui de l’humain et permet d'étudier tous les aspects de la repousse axonale et de la reconnexion (aux niveaux moléculaire, cellulaire et des circuits). En tant qu'organisme mammifère, les souris partagent de nombreuses caractéristiques avec les humains, notamment l'échec de la régénération du SNC adulte. Dans le domaine de la régénération axonale, l'avantage d'utiliser des souris est de dépasser la compréhension in vitro des systèmes moléculaires et d'avoir une vue d'ensemble dans le cadre d'un organisme entier. Cela est crucial si nous voulons que les résultats soient éventuellement traduits en une approche thérapeutique pour les lésions du SNC adulte chez l'humain. Dans le projet, nous utiliserons des souris à l'âge adulte (au moins 4 semaines d'âge).