Système nerveux
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Restaurer la dynamique des interactions hippocampo-corticales pour réduire les troubles cognitifs au cours du vieillissement normal : vers le développement de nouvelles approches non-invasives
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
182 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, chacune privée d'eau en dehors d'une heure trente par jour pendant trois semaines, et cela à trois reprises au cours de sa vie, à cinq, douze et dix-huit mois. Un second groupe subit en plus une chirurgie stéréotaxique de trois heures sous anesthésie générale, à quatre mois, pour implanter un dispositif d'enregistrement, puis reçoit une heure de stimulation visuelle par jour pendant trente jours, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur indique que les souris s'adaptent bien à la restriction et stabilisent leur poids autour de 92 % du poids initial, et qu'il a retenu cette privation d'eau parce qu'elle stresse moins qu'une privation de nourriture. La stimulation lumineuse est annoncée comme totalement non invasive et transposable rapidement aux personnes âgées, quand l'usage immédiat consiste à ouvrir le crâne de souris pour enregistrer leur activité cérébrale.
Objectifs
Le vieillissement normal s'accompagne souvent de troubles de la mémoire qui affectent la qualité de vie des personnes âgées. Ces troubles touchent particulièrement la mémoire de travail, qui nous permet de maintenir temporairement des informations en mémoire pour guider nos actions. Cette fonction repose sur la communication entre deux régions cérébrales principales : l'hippocampe, impliqué dans la mémoire, et le cortex préfrontal, essentiel à la prise de décision. Des études récentes suggèrent que les troubles de la mémoire liés à l'âge pourraient résulter d'une perturbation de la communication entre ces régions cérébrales. Notre projet vise à comprendre précisément comment cette communication évolue au cours du vieillissement normal et comment ses altérations conduisent aux troubles de la mémoire. De manière innovante, nous testerons si une stimulation visuelle à une fréquence spécifique, dont nous avons démontré qu'elle augmente significativement la dynamique cérébrale, pourrait restaurer une communication normale entre ces régions cérébrales et ainsi améliorer la mémoire. Ce projet est rigoureusement conçu en conformité avec les principes des 3 R (Réduction, Raffinement, Remplacement). Les animaux seront soumis à une surveillance quotidienne et bénéficieront de soins méticuleux dans des conditions expérimentales strictement contrôlées. Une analyse statistique robuste justifie l'utilisation de 182 souris sur une période de 5 ans pour l'exécution complète de l'étude. Les résultats de ce projet pourraient ouvrir la voie au développement de nouvelles approches thérapeutiques non-invasives pour maintenir les capacités cognitives au cours du vieillissement normal.
Bénéfices attendus
Cette étude permettra de mieux comprendre les mécanismes cérébraux responsables du déclin cognitif lié à l'âge, tout en ouvrant de nouvelles perspectives thérapeutiques facilement transposables chez l'humain. En effet, la stimulation visuelle rythmique étant totalement non-invasive, elle pourrait rapidement être adaptée en une intervention thérapeutique pour maintenir les capacités cognitives des personnes âgées. Les résultats de ce projet pourraient donc ouvrir la voie au développement de nouvelles approches thérapeutiques non-invasives pour maintenir les capacités cognitives au cours du vieillissement normal.
Procédures
Le premier groupe sera soumis à des tests comportementaux à trois âges différents (5, 12 et 18 mois). Chaque période de test comprend une restriction hydrique (accès à l'eau 1h30 par jour pendant environ 3 semaines), deux jours d'habituation au dispositif (10 minutes par jour) suivis des sessions d'apprentissage et de test (16 essais par jour). Le second groupe sera soumis à une chirurgie stéréotaxique sous anesthésie générale (environ 3h) à l'âge de 4 mois, suivie du même protocole comportemental. À 12 mois pour un premier sous-groupe ou 18 mois pour un second sous-groupe, les animaux recevront une stimulation visuelle quotidienne pendant 30 jours (1h de stimulation encadrée par 1h avant et 1h après dans une pièce calme). Les animaux subissent également une injection pour l’anesthésie
Impact sur les animaux
La chirurgie peut induire de la douleur et une altération temporaire de l'état de santé des animaux. La restriction hydrique nécessaire aux tests comportementaux peut causer un inconfort modéré. Cependant, nos données montrent que les souris s'adaptent bien à ce protocole avec une stabilisation du poids à environ 92% du poids initial. Cette approche a été choisie car elle est moins stressante qu'une restriction alimentaire. L’injection ip d’anesthésique peut induire une douleur aigüe de courte durée
Devenir
L’ensemble des animaux sera mis à mort afin de prélever le tissu cérébral fixé
Remplacement
Notre projet vise à étudier l'évolution des interactions hippocampo-corticales au cours du vieillissement normal et leur impact sur la mémoire de travail spatiale. Ces processus reposent sur des interactions dynamiques complexes entre structures cérébrales qui ne peuvent être reproduites in vitro ou par des simulations informatiques. De plus, l'étude du vieillissement normal nécessite un suivi longitudinal qui ne peut être réalisé que chez l'animal.
Réduction
Le nombre d'animaux dans chaque groupe représente le minimum nécessaire, déterminé grâce à une analyse statistique rigoureuse. Cette analyse prend en compte plusieurs facteurs importants incluant la variation naturelle du comportement chez la souris ou la mortalité naturelle due au vieillissement. Le nombre d'animaux choisi nous permet donc d'obtenir des résultats scientifiquement valables malgré ces contraintes.
Raffinement
La chirurgie sera opérée sous anesthésie gazeuse supplémentée par une couverture analgésique locale par injection sous-cutanée au niveau de la zone d’incision chirurgicale. Une pommade d’anesthésique local limitera les douleurs aux oreilles dues aux barres d’oreilles, l’ajout de pommade à base de vitamine A limitera le dessèchement oculaire. Pendant la chirurgie une injection sous cutanée d’un anti-inflammatoire non stéroïdien assurera l’analgésie et il sera ajouté au biberon pendant 1 à 3 jours pour assurer l’analgésie post-opératoire. Enfin, la température corporelle sera maintenue grâce à un tapis chauffant thermostaté. La lutte contre l’hypothermie se poursuit jusqu’au réveil complet de l’animal en plaçant sa cage sous une lampe chauffante. L’état de santé des animaux sera surveillé tout au long de l’expérience par du personnel formé, plus particulièrement avec une observation détaillée la semaine suivant la chirurgie. En amont des expériences, les animaux seront familiarisés à la manipulation par l’expérimentateur afin de diminuer le stress. Ils seront également habitués à l’utilisation d’une boite (plutôt qu’un tunnel qui abimerait le dispositif électrophysiologique) pour le transport de l’animal depuis sa cage d’hébergement au dispositif expérimental et viceversa.
Choix des espèces
Nous utilisons la souris comme modèle car son cerveau présente des similarités importantes avec celui de l'humain, particulièrement pour les régions impliquées dans la mémoire. Nous avons choisi une lignée de souris (CD1) qui, comme les humains, présente une diversité génétique naturelle. Ceci est particulièrement important pour étudier le vieillissement, qui varie d'un individu à l'autre. L'étude suivra les souris de l'âge adulte (4-5 mois) jusqu'à un âge avancé (18 mois). Cette période nous permet d'observer l'évolution complète des capacités cognitives : depuis l'état optimal chez le jeune adulte, en passant par l'apparition des premiers changements (12 mois), jusqu'au vieillissement plus marqué (18 mois).
Modulation pharmacologique des recepteurs P2X4 membranaires et des processus inflammatoires : impacts sur la SLA ?
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Porteuses d'une mutation qui reproduit la sclérose latérale amyotrophique humaine, ces souris développent une paralysie progressive des pattes arrière qui les empêche d'accéder seules à l'eau et à la nourriture. Elles sont 693 à être utilisées, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré pour 376 d'entre elles et sévère pour 317, toutes tuées à l'issue. Chacune reçoit des injections quotidiennes pendant quinze ou trente jours, subit un test de nage tous les dix jours et un prélèvement de queue durant sa deuxième semaine de vie. Le point limite retenu est le moment où l'animal ne parvient plus à se retourner sur le flanc, la mise à mort intervenant alors, avec prélèvement des organes chez les souris jugées d'intérêt.
Objectifs
La sclérose latérale amyotrophique (SLA), aussi appelée maladie de Charcot, est une maladie qui détruit progressivement les cellules nerveuses responsables des mouvements. En général, elle entraîne le décès des patients en 3 à 5 ans après le diagnostic. Malgré de nombreuses recherches et des modèles expérimentaux chez la souris, la cause exacte de cette maladie reste inconnue. L’ATP, une molécule qui fournit de l’énergie aux cellules, joue aussi un rôle dans la communication entre les cellules nerveuses en interagissant avec des protéines specifiques appelées récepteurs. Nous avons découvert que ces récepteurs influencent le développement de la SLA et participent aux réactions inflammatoires dans la moelle épinière. Notre projet consiste à tester différentes molécules capables de modifier ces récepteurs spécifiques et à comparer leurs effets avec ceux de médicaments anti-inflammatoires déjà connus, en utilisant un modèle de SLA chez la souris. Nous observerons si ces traitements ralentissent l’apparition des symptômes et protègent les cellules nerveuses dans la moelle épinière.
Bénéfices attendus
Ces travaux permettront de savoir si la manipulation des récepteurs spécifiques et de l’inflammation au cours de la SLA permet d’en ralentir l’evolution. Ce projet pourrait déboucher sur l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques afin d'améliorer la vie des patients atteints de SLA.
Procédures
Les animaux recevront quoitidiennement des injections de NaCl ou des molécules d’interet réalisées en quelques secondes pendant 15 ou 30 jours en fonction du groupe experimental dans lequel ils seront distribués. Les souris seront soumises à un test de nage tous les 10 jours qui durera autour de cinq/six minutes pour chaque animal. Ils subiront un prelevement de queue (1-2 mm) réalisé en quelques secondes lors de leur seconde semaine postnatale.
Impact sur les animaux
La mutation portée par les animaux est similaire à celle de l'homme. Les animaux vont présenter une paralysie progressive de leurs pattes arrière qui necessitera des conditions d’élevage particulieres afin de lui faciliter l’accès à l’eau et à la nourriture. Lorsqu’ils ne seront plus capables de se retourner facilement sur leur flanc, les animaux seront euthanasiés. Lors des preleveemnt de queue pour le génotypage ainsi que lors des injections, une douleur légère et de courte durée pourra être ressentie par l’animal.
Devenir
La SLA est une maladie mortelle dans 100% des cas. Il est important d'euthanasier les animaux avant toute souffrance. Un prelevement d’organes sera réalisé chez les animaux d’interet.
Remplacement
Il n’existe actuellement pas de méthode alternative permettant de remplacer l’utilisation de souris car ce projet repose sur l’évolution de la sclérose latérale amyotrophique dans un modèle animal suite à la modification d’un gène dans une population cellulaire donnée.
Réduction
L’ensemble de ce projet nécessite l’utilisation de 693 souris mâles et femelles. Afin de limiter le nombre d’animaux, chaque animal d’interet sera utilisé pour les études comportementales mais aussi pour les prélèvements post-mortem. Cela nous permettra de réduire au maximum le nombre de souris utilisées tout en conservant une significativité scientifique statistique (hétérogénéité interindividuelle). Ainsi, le nombre de souris utilisées dans chacun des groupes expérimentaux ne dépassera pas 12 animaux. Nous savons sur la base de nos travaux antérieurs sur la sclérose latérale amyotrophique que des groupes de 12 animaux sont nécessaires pour une bonne puissance statistique aussi bien pour les approches comportementales qu’histologiques.
Raffinement
Les animaux seront hébergés au sein d'un établissement utilisateur agréé dans des conditions d’hébergement favorisant leur bien-être (enrichissement, suivi quotidien par du personnel qualifié). Les animaux vont présenter une paralysie progressive de leurs pattes arrière qui necessitera des conditions d’élevage particulieres afin de leur faciliter l’accès à l’eau et à la nourriture. Des points limites précis ont été définis pour les protocoles mis en oeuvre dans cette étude et seront scrupuleusement appliqués.
Choix des espèces
La souris est un modèle dont le génome est parfaitement connu. Un modèle murin de la sclérose latérale amyotrophique a été developpé afin de mimer la pathologie humaine et de servir de modéle preclinique afin de trouver les mecanismes cellulaires à l’origine de la SLA et potentiellement un traitement pour cette pathologie aujourd’hui encore incurable. Les animaux seront utiliés à l’âge adulte au debut du processus de degenerescence des neurones et avant l’apparition des symptomes moteurs.
Nouvelles techniques d’imagerie et optogénétique pour l’étude des circuits neuronaux profonds chez les rongeurs
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Chirurgie cérébrale d'une heure à une heure trente sous anesthésie générale, pose d'une microlentille et d'une fibre sur l'implant, dix séances d'observation au microscope sous anesthésie, puis dix séances supplémentaires sur animal éveillé. 900 souris vont être utilisées ainsi sur cinq ans, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. L'objectif déclaré est de mettre au point des microscopes capables de contrôler des neurones par la lumière et de les imager en profondeur, dans les circuits visuels et moteurs. Toutes sont tuées à la fin pour prélever leur cerveau et vérifier les données anatomiques.
Objectifs
Ce projet vise à mettre au point des nouvelles technologies d’optique permettant simultanément de contrôler l’activité des neurones avec des protéines sensibles à la lumière et de les imager dans des régions du cerveau en profondeur en utilisant des sondes fluorescentes spécifiques pour détecter l’activité des neurones. Nous concevons et construisons de nouveaux microscopes combinant imagerie et activation des neurones du cerveau avec la lumière en combinaison avec des fibres optiques et des microlentilles. Ces outils constituent des techniques sans précédent pour l’étude du cerveau, permettant de contrôler l’activation de cellules choisies dans des circuits neuronaux, selon des schémas mimant des processus physiologiques. L’objectif est d’utiliser ces nouveaux outils pour l’étude des circuits visuels, sensoriels et moteurs localisés en surface et en profondeur dans le cerveau. . Le projet nous permettra d’obtenir la cartographie des connexion neuronales des régions profondes du cerveau et de pouvoir démontrer le lien entre circuits neuronaux spécifiques de la vision et du comportement moteur.
Bénéfices attendus
Cette étude nous permettra de développer de nouvelles techniques d’optiques pour la manipulation des neurones avec la lumière et l’imagerie en simultanée à travers de microlentilles. Les circuits neuronaux moteurs et visuels en profondeur pourront être étudiés avec ces nouvelles techniques, plus précises par rapport aux méthodes actuellement utilisées. Cette étude nous permettra aussi de comprendre la structure et l’intégration de circuits moteurs et sensoriels, afin de cibler au mieux les thérapies géniques en cas de pathologie (par exemple visuelle).
Procédures
Chirurgie au niveau cérébrale sous analgésie et anesthésie générale (durée de la chirurgie : 1h-1h30). Tous les animaux. Observation des animaux en microscopie sous anesthésie générale (durée : 1-2h). Les observations seront répétées 10 fois. Une partie des animaux. Pose d'un microlentille et fibre sur l'implant sous microscope et sous anesthésie générale (durée : 1-2h) en préparation des observations sur animal éveillé. Une fois. Une partie des animaux. Observation des animaux éveillés en microscopie (durée : 1-2h). Les observations seront répétées 10 fois. Une partie des animaux.
Impact sur les animaux
Nous nous attendons à ce que certaines chirurgies, comme les implants permanents, puissent causer de la douleur, du stress ou une perte de poids temporaire (1 à 3 jours après l’opération). Un risque de stress cardio-respiratoire est aussi présent lors de l’anesthésie. Des rares effets pourront se produire pendant les chirurgies : mauvaise réaction à l’anesthésie ou légèrs saignements. Des rares effets pourront se produire après les chirurgies : perte de l’implant en post-opératoire ou inflammation. La contention légère de l'animal pour les injections et pour les expériences peut entrainer un léger stress des animaux. Les injections peuvent causer de la douleur légère de courte durée au niveau du site d'injection.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés à la fin du projet pour prélever le cerveau et vérifier les données anatomiques.
Remplacement
Une partie des expériences avec les nouvelles protéines sensibles à la lumière et les indicateurs d’activité neuronale seront faites d’abord dans des modèles cellulaires in vitro, pour identifier les plus efficaces avec les systèmes optiques développés. Des simulations par ordinateur, préalables aux expériences, sont utilisées pour obtenir les paramètres optimaux d’illumination des tissus (température, modèles pour l’activation des protéines sensibles à la lumière…). À l’heure actuelle, ce modèle ne peut pas être entièrement remplacé par une approche alternative in vitro car les circuits neuronaux activés par la stimulation sensorielle et motrice ne sont pas observables in vitro. L’utilisation de l’animal est donc scientifiquement indispensable à notre étude.
Réduction
L’utilisation d’animaux avec implants permanents nous permettra de réduire le nombre d’animaux nécessaires à chaque expérience. Cela nous permettra de travailler sur un plus petit nombre d’échantillons sur lesquels nous répéterons les stimulations avec la lumière tout en respectant leur bien-être. Le nombre d’animaux utilisés dans ce projet est le minimum requis pour obtenir des résultats statistiquement interprétables et atteindre l’objectif scientifique de ce projet. Ce nombre sera gardé le plus petit possible et a été estimé grâce aux outils disponibles de calcul de puissance statistique. Pour chacune des mesures à réaliser, nous utiliserons des tests statistiques pour l’interprétation des résultats. Au total, et sur 5 ans, nous utiliserons 900 animaux.
Raffinement
Les animaux seront hébergés par groupes de 5 congénères dans des cages ventilées. Ils seront examinés quotidiennement par les expérimentateurs et/ou le personnel qualifié de l’animalerie et seront hébergés dans les conditions conformes à la règlementation (cages de stabulation avec enrichissement, nourriture et boisson à volonté). Les animaux en provenance de l’extérieur observeront une période d'acclimatation de 5 jours minimum avant expérimentation. Une signalétique particulière sera utilisée pour les animaux en expérimentation. Elle permettra une surveillance adaptée des animaux en fonction des points limites définis pour chaque procédure afin de s’assurer de leur bien-être. Des critères d’arrêt ou points limites ont été déterminés pour chaque type d’expérimentation. Les procédures sont affinées à chaque instant pour garantir le bien-être des animaux (par exemple la mise à disposition dans la cage de gel pour l’alimentation en cas de perte de poids en post-opératoire). L’utilisation d’une grille d’évaluation permettra de définir les points limites précoces et prédictifs à chaque acte expérimental, afin d’éviter toute souffrance de l'animal et permettre l’euthanasie lorsque celle-ci ne peut être prise en charge. Les animaux observés éveillés seront soumis à un entrainement avant les observations au microscope, pour les habituer à leur environnement et réduire le stress.
Choix des espèces
Notre modèle animal est la souris adulte car ce modèle, très utilisé par les laboratoires de recherche, permet d’étudier le fonctionnement de circuits neuronaux complexes dans des conditions physiologiques proches de l’Homme. La taille du cerveau de souris est aussi idéale pour les études sous microscope avec haute précision. Le modèle souris permet aussi de disposer d’animaux ayant des particularités génétiques pertinentes pour notre étude. Nous utiliserons des souris âgées entre 28 jours et 1 an avec circuits neuronaux matures.
Propriétés mnésiques des cellules directionnelles du thalamus
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
20 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour contrôle histologique. Une chirurgie de trente à quarante-cinq minutes leur implante un plot d'enregistrement dans le crâne, dispositif de cinq grammes qui impose un hébergement individuel pendant toute l'étude, soit jusqu'à six mois sans contact avec des congénères. Dix d'entre elles reçoivent trois stimulations électriques aux pattes lors d'un test de conditionnement contextuel, répété jusqu'à trois fois, pour mesurer comment l'activité des cellules de direction de la tête se modifie avec la mémoire à long terme. Le porteur écarte le remplacement en indiquant que ces procédures ne pourraient pas non plus être conduites chez l'humain, du fait de leur caractère invasif.
Objectifs
L’objectif principal est de mieux comprendre comment les circuits neuronaux se réorganisent au cours de la formation de la mémoire déclarative (la mémoire pour des faits et des événements). Un grand nombre d’études chez l’humain et chez l’animal a montré que cette mémoire est initialement dépendante de l’activité d'une structure cérébrale, l’hippocampe. Au cours du temps on assiste à son désengagement progressif et en parallèle à une augmentation de l’activité corticale. Ce processus de réorganisation des circuits neuronaux est appelé consolidation systémique. Cette réorganisation est possible grâce à la communication entre l’hippocampe et le cortex, à travers une troisième structure, le thalamus, dont l’activité augmente au cours de la formation de la mémoire. Toutefois, une étude récente a montré qu’un noyau spécifique du thalamus, le noyau antérodorsal, montre un patron d’activité très différent. Ce noyau présente une très faible activation durant la formation de la mémoire, alors que le reste du thalamus est fortement activé. Ceci a été montré en utilisant des techniques d’imagerie cellulaire permettant d’extraire une photographie de l’état d’activation d’un réseaux neuronale à un instant bien précis, mais ne fournissant aucune information sur la fonctionnalité de ce même réseau. L’objectif de l’étude présent est donc d’obtenir un corrélat fonctionnel de l’inhibition de ce noyau durant la mémoire à long-terme. Pour cela nous proposons d’étudier comment l’activité des neurones du noyau antérodorsal se modifie durant la mémoire à long-terme, chez la souris. En particulier, nous allons nous intéresser à un corrélat bien caractérisé, qui est l’activité directionnelle. En effet, une proportion importante des neurones de ce noyau s’active lorsque la tête de la souris pointe vers une direction précise. Ces cellules, nommées cellules de direction de la tête, permettent à l’animal de s’orienter dans tout environnement en fournissant une information très générale relative à l’orientation de la tête et du corps dans l’espace. Nous nous attendons à une diminution significative de l'activité de ces cellules lorsque les souris durant la mémoire à long-terme.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de caractériser les substrats neuronaux de la formation d’une mémoire contextuelle, similaire à la mémoire déclarative chez l’humain. La compréhension fine des processus de modification des circuits neuronaux sous-tendant la formation de cette mémoire est essentielle pour comprendre non seulement son fonctionnement, mais aussi son dysfonctionnement dans le cadre de différentes pathologies neurodégénératives, telles que la Maladie d’Alzheimer.
Procédures
Les animaux (N=20) sont soumis à deux interventions principales: une procédure chirurgicale et une procédure comportementale couplée à l'enregistrement neuronal. La procédure chirurgicale, d’une durée comprise entre 30 et 45 minutes environ, prévoit d'implantation du plot d'enregistrement. Pour la procédure comportementale, les animaux sont d'abord maintenus doucement par l’expérimentateur pour permettre le branchement du câble d'enregistrement sur le plot. Cette étape a une durée de 30-60 secondes. Afin de minimiser le stress des animaux, ils sont habitués à cette légère contention avant et après la chirurgie, au cours de séances quotidiennes de manipulation. Puis ils sont introduit dans le dispositif comportemental. Le premier dispositif est une arène circulaire de 80-100cm de diamètre; les animaux sont laissés libre d'explorer cet environnement pour une session de 10-15 minutes effectuée une fois par jour pour toute la durée de l’étude. L'ensemble des souris sera également soumis au test de conditionnement contextuel 3 fois au maximum pendant toute la durée de l’étude. Cette tâche comprends 3 sessions d’exploration de 5 minutes dans une arène rectangulaire (31cm * 24cm) ; durant la deuxième de ces sessions, la moitié des animaux (N=10) subira 3 stimulations au niveau des pattes, ce qui entraîne une légère douleur; l'autre moitié des souris (N=10) sera simplement insérée dans le même dispositif en l'absence des stimulations. La durée totale de l'étude est de 6 mois au maximum.
Impact sur les animaux
Nuisance attendues : - la chirurgie, sous anesthésie générale profonde, d'une durée comprise entre 30 et 45 minutes, entraîne une lésion au niveau du crâne et du stress. Cette chirurgie permet d’implanter les électrodes dans le thalamus antérieur (N=20 souris). Toutes les souris seront soumises à l’enregistrement de l’activité neuronale au cours de deux tests comportementaux. - le plot d'enregistrement implanté en chronique entraîne une gêne modérée de par son encombrement et son poids (5 g environs), et impose un hébergement individuel pour préserver sa fonctionnalité. Il y a donc une restriction des interactions sociales durant la totalité de l’étude; un enrichissement supplémentaire dans la cage d'hébergement est mis en place. - la manipulation pour le branchement du câble d'enregistrement nécessite une légère contention de l'animal pendant quelques secondes uniquement. - en fin d'expérimentation, les animaux sont mis à mort par injection d'un agent euthanasiant, sous anesthésie.
Devenir
A la fin des expériences tous les animaux seront mis à mort. Cette décision découle des objectifs de l'expérimentation, à savoir la réalisation des contrôles histologiques.
Remplacement
La nature même des expériences ne permet pas d'envisager de remplacement. En effet, elles reposent sur l'étude du comportement des souris, ce qui ne peut pas être realisé à partir de modèles in vitro ou des modèles artificiels (basés sur des simulations sur ordinateur). Du fait du caractère invasif des procédures (implantation d'électrodes) elles ne peuvent pas non plus être conduites chez l'humain.
Réduction
Le calcul du nombre d’animaux utilisés reflète la recherche d’un juste équilibre entre la nécessité de répliquer les observations pour obtenir des résultats statistiquement valables (les phénomènes étudiés pouvant présenter une variabilité interindividuelle importante, notamment dans l’étude du comportement) et celle de réduire la taille des effectifs. Le nombre d’animaux ici présenté a été estimé sur la base de nos expériences antérieurs à la fois sur le comportement et l'enregistrement de l'activité neuronale, et sur un test de puissance statistique permettant de réduire au maximum le nombre d'animaux tout en ayant suffisamment de données pour une inférence statistique valide. Nous mettrons en place deux stratégies pour réduire le plus possible le nombre d'animaux utilisés. D'une part, nous allons tout d’abord caractériser l’activité neuronale des souris dans une tâche d’exploration libre, et seulement lorsque un nombre significatif de neurones sera isolé (au moins 10 neurones) les animaux seront soumis à la tâche de conditionnement. De l'autre part, nous essayerons de répéter la tâche de conditionnement contextuel 3 fois pour chaque animal (avec un délai d'un mois au moins), en modifiant le plus possible l’apparence du contexte (en changeant la couleur des murs et les repères visuels). Ces deux stratégies permettront de maximiser le nombre de neurones caractérisés, et ainsi reduire le nombre des animaux utilisés.
Raffinement
Les animaux sont habitués à la manipulation et à la salle d’expérimentation pendant 10 jours avant le début du protocole afin de diminuer leur stress. La chirurgie est optimisée pour réduire la durée de l’opération (30-45 min). La souffrance est modérée car la chirurgie est réalisée sous anesthésie profonde. Les principaux paramètres vitaux (température, fréquence respiratoire) sont contrôlés tout au long de la chirurgie. Afin de diminuer la douleur, un analgésique puissant à action prolongée est administré en préopératoire, permettant ainsi de couvrir la phase post-opératoire. En complément, un analgésique anti-inflammatoire et de la solution physiologique sont administrés en début d'opération pour anticiper l’apparition d’éventuelles douleurs et hydrater l’animal. Des points limites spécifiques ont été définis et seront appliqués tout le long de l'expérience.
Choix des espèces
Il s’agit d’un étude pilote dont l’hypothèse est basée sur des résultats précédents, chez la souris. Il est donc impératif de maintenir les mêmes conditions expérimentales, ce qui inclus l’utilisation de la même espèce. De plus, un grand nombre d’articles publiés ont étudié les bases neurales de la formation de la mémoire chez la souris. On pourra donc se baser sur des connaissances bien établies pour poursuivre ce projet et ainsi éviter de multiplier les expériences et l'utilisation d'un grand nombre d'animaux. Les animaux seront testés à l'âge adulte (8-12 semaines, 18-28g). Ce temps est nécessaire pour que le système nerveux soit mature et est classiquement utilisé pour mesurer les performances comportementales de souris adultes. Ceci nous permet de comparer les résultats obtenus avec nos données antérieures et celle de la littérature.
Remodelage de la vascularisation cérébrale pendant la gestation chez la souris
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
- Système nerveux
Des chirurgies stéréotaxiques d'une heure trente, des implants crâniens, des canules dans le cerveau, des puces télémétriques dans l'abdomen et un hébergement individuel prolongé attendent une partie des 10 525 souris de ce projet sur la vascularisation du cerveau pendant la gestation. Le niveau de souffrance déclaré reste léger pour 8 681 d'entre elles, modéré pour 1 844. Le porteur reconnaît que l'hébergement individuel génère un stress social et affirme développer des méthodes pour l'éviter, tout en indiquant que l'étude de la dynamique individuelle doit précéder celle du groupe. Les souris sont tuées pour examen histologique de leur cerveau, celles qui ne portent pas le patrimoine génétique recherché le sont faute de pouvoir être replacées, et une partie des porteuses est gardée en vie pour entretenir les lignées.
Objectifs
Le réseau de vaisseaux sanguins dans le cerveau adulte dans des conditions saines est considéré comme un réseau très stable. Lorsque l’activité du cerveau augmente ou diminue, on pensait que le diamètre des vaisseaux sanguins simplement augmentait ou diminuait pour apporter plus ou moins d’oxygène, de glucose, de nutriments aux cellules du cerveau. Cependant, de manière inédite, en utilisant des outils de reconstruction en 3D du réseau vasculaire du cerveau entier (qui permet de visualiser toutes les veines et artères du cerveau), nous avons découvert que la gestation induisait aussi la formation de nouveaux vaisseaux. En fin de gestation, nous avons observé une augmentation du nombre des vaisseaux dans certaines régions du cerveau importantes pour le comportement maternel. Dans ce projet, nous proposons d’étudier les mécanismes qui permettent la formation de ces nouveaux vaisseaux, et d’explorer les conséquences de ces changements sur la fonction du cerveau et sur le comportement maternel en utilisant des souris de différentes lignées génétiquement modifiées.
Bénéfices attendus
Ce projet est pionnier dans l’étude de la plasticité vasculaire cérébrale à l’âge adulte. Il permettra de démontrer que le système vasculaire peut s’adapter à des changements physiologiques, et de comprendre comment ces adaptations influencent l’activité/fonction du cerveau, ainsi que le comportement de l’animal. Certaines pathologies neuropsychiatriques présentent par ailleurs des défauts d’activité neuronale dans certaines régions du cerveau, associés à des anomalies de la vascularisation cérébrale. Identifier et comprendre ainsi les mécanismes qui sous-tendent la plasticité vasculaire permettra peut-être dans le futur de rectifier ces anomalies et/ou de moduler l’activité cérébrale en ciblant le système vasculaire dans un but thérapeutique.
Procédures
Une partie des souris aura un prélèvement d’un petit fragment de queue pour connaitre leur patrimoine génétique (Durée inférieure à 1minute par animal, une fois). Une partie des souris aura une procédure chirurgicale, sous anesthésie et analgésie adaptées, pour implanter un implant hormonal (durée 20minutes par animal, une fois), puis recevra soit une injection intraveineuse immédiatement toujours sous anesthésie (10 minutes par souris, une fois) ; soit une injection intraveineuse 1 à 2 semaine après sur animal vigile (10 minutes par souris, 1 fois).Une partie de ces animaux recevra également des injections en intrapéritonéale pour la mise en place du modèle (moins d’1 minute, 1fois par jour, pendant 5 jours). Une partie des souris sera soumise à des injections dans le cerveau au cours d’une chirurgie sous anesthésie générale qui durera jusqu’à 1h30 par souris (stéréotaxies). En plus des stéréotaxies, une partie des souris recevra des injections en intrapéritonéale pour la mise en place du modèle (1 injection par jour par souris pendant 15 jours). En plus des stéréotaxies, une autre partie des souris recevra des puces télémétriques en intrapéritonéale pour mesure de la température (en même temps que stéréotaxie, anesthésie générale, 1h30 en tout maximum), sera hébergée seule pour étudier le comportement de nidification et aura 2 prélèvements de sang (5 minutes maximum) avec 9 jours d’écart en vigile. En plus des stéréotaxies, une autre partie des souris sera hébergée seule suite à l’installation d’un implant sur leur tête (en même temps que stéréotaxie, anesthésie générale, 1h30 en tout maximum) pour manipuler l’activité neuronale. Trois à cinq sessions d’enregistrement de 5 minutes seront effectuées chaque jour pendant 3 jours. En plus des stéréotaxies, une autre partie des souris sera hébergée seule suite à l’installation d’une canule dans le cerveau (en même temps que stéréotaxie, anesthésie générale, 1h30 en tout maximum) pour enregistrer l’activité des neurones sur souris vigiles (1 enregistrement de 30 minutes par souris par jour, 4 fois). Quelques souris seront opérées pour faire de l’imagerie fonctionnelle ultrasonore. La pause d’un cathéter, et l’enregistrement se feront sous anesthésie générale. Cette opération durera environ 1h en tout, et l’enregistrement sera réalisée 2 fois. Tous les animaux seront euthanasiés par une méthode règlementaire en fin de procédure.
Impact sur les animaux
Les contentions et manipulations pourront générer un stress chez les animaux. Lors du prélèvement du fragment de queue pour connaitre leur patrimoine génétique, les animaux pourront ressentir une légère et brève douleur. Lors des procédures chirurgicales, ils pourront ressentir un inconfort et des douleurs post-opératoires. L’anesthésie générale associée aux chirurgies impliquera une hypothermie et des risques rares de problèmes cardiorespiratoires. L’implantation de dispositifs dans l’animal pourra générer une gêne et de rares risques d’inflammation ou infection. Les animaux pourront ressentir une légère et brève douleur lors des prélèvements de sang et lors des injections. L’hébergement individuel nécessaire pour certaines procédures génèrera un stress social pour les animaux.
Devenir
Tous les animaux sont euthanasiés à l'issue de chaque procédure pour examen histologique de leur cerveau. Les animaux non porteurs du patrimoine génétique d’intérêt seront euthanasiés car ils ne pourront pas être réutilisés ou replacés du fait de leur modification génétique spécifique. Une partie des animaux porteurs du patrimoine génétique d’intérêt sera maintenu en vie pour le maintien de nos lignées.
Remplacement
L'utilisation d’organismes vivants, plus précisément de souris ne peut être remplacée pour ce projet, car nous étudions l'impact de la gestation (nécessité d’une espèce vivipare) sur la plasticité vasculaire dans le cerveau, ainsi que les conséquences de cette plasticité sur l’organisme entier (comportement, température corporelle, activité des neurones…). De plus, la souris reste le modèle de mammifère le plus pratique pour la manipulation génétique qui nous permet de cibler certains types cellulaires et certains mécanismes moléculaires précis. Cependant, si le projet permet de découvrir des voies de signalisation importantes pour la néo-angiogenèse, en réponse aux hormones, de futures études pourraient être menées en utilisant des cellules en culture.
Réduction
Nous avons réduit dans ce projet le nombre d'animaux au minimum tout en s’assurant de l’obtention de données statistiques robustes afin de n‘utiliser que le nombre strictement nécessaire d’animaux. Cet effectif a été déterminé d'après notre expérience passée sur l’étude des changements de densité des vaisseaux sanguins. Ceci a été rendu possible par le développement de logiciels d'analyse bio- informatique de la vascularisation cérébrale à haute précision, permettant la réduction du nombre d'animaux nécessaires par groupe. Pour ce projet de 5 ans, nous utiliserons 10525 souris au total. Le nombre de souris nécessaires a été établi par un calcul de puissance.
Raffinement
Les souris seront hébergées de manière conforme à la réglementation et seront observées quotidiennement. La biopsie de l’extrémité de la queue sera réalisée sur des animaux jeunes (cicatrisation rapide) et limité à la plus petite taille possible. Ce geste rapide et parfaitement maitrisé sera réalisé au calme dans une pièce dédiée. Nous utilisons une grille de lecture standardisée du comportement de nidification afin de limiter les variations inter expérimentateurs et inter cohortes. Pour chaque procédure, des points limites sont respectés et établis, sur 1) le suivi du poids de l’animal et 2) l’étude d’expressions corporelles de la souffrance (posture, expression faciale, position des oreilles, du nez). Dans les procédures concernées, nous mettons en place l’utilisation d’analgésiques adaptés, ainsi qu’un suivi rigoureux des animaux opérés. Les expérimentateurs sont formés aux techniques de chirurgie. Suite aux chirurgies, les souris seront placées dans des cages de réveil à 37degrés pour récupérer avec un suivi de réveil, puis dans des cages enrichies (maisonnette, batônnets en bois, différente sorte de matériel de nidification) où elles recevront des analgésiques adéquats selon les bonnes pratiques, ainsi qu’un suivi post-opératoire renforcé (examen et pesée) sur une durée qui peut aller jusqu’à une semaine ou plus selon les chirurgies. Nous développons actuellement de nouvelles méthodologies pour suivre le comportement en groupes afin d’éviter l’hébergement individuel, mais l'étude de la dynamique individuelle est nécessaire avant de passer à la dynamique de groupe. Afin de mieux surveiller les animaux hébergés seuls, les cages présenteront des étiquettes spécifiques, avec la date de début d’isolement. Nous développons aussi dans ce projet une technologie de stimulation optogénétique non filaire (par induction magnétique), qui permet l'étude du comportement sur des animaux non-attachés, et donc complètement libres de leurs mouvements, via un implant crânien permettant l'optogénétique non fibrée. De plus, l’utilisation de puces télémétriques nous permet d’éviter de manipuler les souris tous les jours à plusieurs reprises pour mesurer leur température.
Choix des espèces
Ce projet étudie l'impact de la gestation sur la physiologie neurovasculaire. Il est donc nécessaire de travailler chez des mammifères. Au sein des mammifères, la souris représente le modèle idéal pour étudier la plasticité neurovasculaire pendant la gestation, du fait de l'existence d'outils génétiques, et d'outils bio-informatiques pour la cartographie du réseau vasculaire cérébral de cette espèce. Étant donné que nous étudierons les effets de la gestation sur la plasticité vasculaire, nous utiliserons des femelles sexuellement matures adultes de 8 à 15 semaines pour ce projet. Le prélèvement pour connaitre le patrimoine génétique des animaux sera fait à l’âge de 7 à 10 jours.
Role de la spectrine Astrocytaire
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
520 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, chacune recevant une injection de tamoxifène dans le ventre cinq jours de suite. Quarante d'entre elles subissent en plus une injection dans le sinus situé derrière l'œil, puis, deux mois plus tard, une chirurgie sous anesthésie sans réveil avec perfusion du cœur pour prélever le cerveau. Les procédures relèvent d'un niveau de souffrance léger pour 480 animaux et modéré pour 40, l'objet étant de caractériser le rôle d'une protéine dans les astrocytes. Le porteur indique que cinq animaux suffisent à obtenir des observations exploitables, sans relier ce chiffre aux 520 souris déclarées.
Objectifs
Les astrocytes sont les cellules gliales majoritaires du cerveau. Ils possèdent une une morphologie très ramifiée et complexe. Ils forment en particulier des prolongements ou "pieds" qui vont au contact des vaisseaux sanguins cérébraux. A cette interface, appelée l’unité gliovasculaire, les astrocytes régulent les fonctions vasculaires cérébrales. Cependant les modalités de cette polarité des astrocytes et les régulations astrocytaires sont très mal connues alors même qu'elles sont altérées dans un grand nombre de pathologies cérébrales. Dans une étude récente, nous avons identifié la spectrine comme un marqueur important de la polarité des pieds astrocytaires périvasculaires. Le but de notre projet est de caractériser la fonction de la spectrine dans les astrocytes du cerveau.
Bénéfices attendus
Les astrocytes sont des cellules gliales indispensables au fonctionnement du cerveau qui ont une morphologie très ramifiée et complexe et qui contactent en particulier les vaisseaux sanguins cérébraux. Les astrocytes régulent les fonctions cérébrovasculaires mais les modalités de ces régulations sont encore mal caractérisées. Notre projet devrait permettre d'apporter un éclairage nouveau sur le rôle de la spectrine dans les astrocytes qui est une molécule que nous pensons être indispensable pour la polarité et la morphologie des astrocytes à l’interface vasculaire cérébrale. Ces connaissances sont indispensables car la polarité astrocytaire à l'interface vasulaire est modifiée dans de nombreuses pathologies du cerveau et que cette interace est indispensable au fonctionnement de cet organe.
Procédures
Les interventions sous anesthésie générale (injection intraveineuse rétro_orbitale et chirurgie terminale sousanesthésie sans réveil en vue du prélèvement du cerveau) sont rapides (environ 30 secondes pour l’injection rétro_orbilate et environ 30 minpour la chirurgie terminale sousanesthésie sans réveil en vue du prélèvement du cerveau) et ne sont réalisées qu’une seule fois par animal. L'injection de tamoxifène est réalisée1 fois par jour pendant 5 jours consécutifs. Bilan: injection intrapéritonéale de tamoxifene : 1 injection fois par jour pendant 5 jours consécutifs ; 520/520 animaux; injection unique intraveineuse rétro-orbitale d' AAV puis 2 mois après, injection sous cutanée de buprénorphine, injection intrapéritonéale d’anesthésique, perfusion intracardiaque : 40/520 animaux
Impact sur les animaux
Tous animaux subiront une injection intrapéritonéale de tamoxifène pendant 5 jours consécutifs ce qui peut engendrer un stress lié à la contention de l’animal et une douleur locale liée à l’injection (nuisance légère). Pour l’étude histologique, tous les animaux recevront une injection intraveineuse dans le sinus rétroorbitale. Ce geste peut entrainer une gêne auniveau de l’œil injecté (nuisance modérée).
Devenir
L'euthanasie des animaux sous anesthésie générale est nécessaire pour les analyses histologiques. Ces analyses nécessitent que les vaisseaux sanguins ne contiennent plus de sang car sa présence interfère avec l'expérience d'immunofluorescence
Remplacement
L’expérimentation animale sur un système murin est essentielle, car nous ne pouvons le remplacer par un système in vitro où il est impossible de recréer les multiples interactions cellulaires d’un système complexe tels que les interactions entre les astrocytes et les vaisseaux sanguins. Il n’existe pas non plus d’autres modèles à l’heure actuelle permettant de répondre à nos questions biologiques.
Réduction
Le nombre d'animaux utilisés sera réduit autant que possible et correspond au minimum nécessaire pour obtenir des résultats scientifiques significatifs. Après avoir vérifié la normalité des données et l’absence de différence entre les animaux de même génotype, les effets entre les différents groupes selon le génotype et les stades de développement seront évalués . En cas de non normalité, les tests non paramétriques seront utilisés. Pour nos questions, il faut obtenir des observations sur 5 animaux indépendant. Ce chiffre a été fixé grâce à nos études précédentes utilisant le même type d’approche pour étudier la morphologie de l'unité gliovasculaire et des astrocytes et l’expression de différentes protéines ou ARN dans les astrocytes. Il s’agit du chiffre minimum pour intégrer la possible variabilité entre les animaux et est donc requis pour l'obtention de données interprétables et publiables.
Raffinement
Les souris subissant une expérimentation feront l'objet d'une surveillance accrue pendant les procédures et les jours suivants. Les injections intrapéritonéale et rétroorbitale pouvant générer de l'inconfort, une procédure avec des points limites gradés a été mise en place. En particulier, les points limites intermédiaires permettant la mise en place de soins des animaux sera mise en place évitant l'euthanasie des animaux.
Choix des espèces
La souris est un mammifère où les règles et les processus qui régissent le développement du système nerveux central et sa plasticité sont similaires à l'homme. Cette espèce est aussi choisie en raison de l’existence d’un modèle génétique déjà établi permettant d'étudier le role de la spectrine astrocytaire. Les injections de tamixifène sont réalisées sur des animaux agées de 1 à 2 mois. Un délai de 2 mois après l’injection de tamoxifène est prévu afin de s’assurer la bonne inactivation du gène et de la protéine. Nous avons prévu d’analyser les animaux à 4 mois et à 6 mois car l’effet sur la morphologie des astrocytes et l’unité gliovasculaire peut être progressif.
Etude de la remyélination périphérique chez des souris inactivées pour les gènes des récepteurs corticostéroïdes
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Génétiquement modifiées pour ne plus répondre aux corticostéroïdes, 2 880 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune subit une compression du nerf sciatique de vingt minutes sous anesthésie, pratiquée sur les deux pattes arrière, l'une comprimée et l'autre opérée à blanc, puis trois tests moteurs mesurant la force, la coordination et l'équilibre. Le porteur qualifie la douleur induite de légère et affirme que la patte témoin ne gêne pas l'animal, tout en prévoyant une quantification quotidienne de cette douleur et des points limites. Toutes seront tuées à deux ou six mois pour prélever leurs nerfs sciatiques.
Objectifs
Le but de cette étude est d'utiliser un modèle de compression du nerf sciatique chez la souris pour mieux comprendre l'effet d'hormones sur la régénération du nerfs périphérique en utilisant des animaux ayant une réponse modifiée à ces hormones dans le nerfs.
Bénéfices attendus
Bien que très efficaces, les traitements hormonaux peuvent être accompagnés d'effets secondaires sévères. Des hormones sont impliquées dans la réponse au stress, l'immunité, l'inflamation, les rythmes biologiques, la mémoire et le métabolisme. De façon étonnante, leur rôle dans la biologie des nerfs a été peu étudié à ce jour. Mieux comprendre les rôles des hormones dans leur régénération pourrait avoir des applications dans le traitement des maladies des nerfs liés au diabéte, ou dans les atteintes nerveuses auto-immunes comme le syndrôme de Guillain-Barré.
Procédures
Pour étudier la réparation de la gaine de myéline les animaux subiront une compression du nerf sciatique pour induire une altération de la gaine de myéline et ensuite sa régénération. La procédure ne dure que 20 minutes et sera effectuée sous anesthésie générale après traitement analgésique pour limiter la douleur liée à l'opération. Après l'opération, nous suivrons au cours des semaines suivantes la récupération des fonctions du nerf sciatique en utilsant trois tests moteurs mesurant la force, la coordination et l'équilibre. Chacun des tests ne dure que quelques secondes par animal et sera répéter un autre jour, le premier test servant à habituer l'animal.
Impact sur les animaux
Chez la souris, la compression du nerf sciatique altère légèrement la locomotion et peut entraîner une douleur que nous avons caractérisée comme légère. Nous quantifierons les jours suivants cette douleur chez les souris en utilisant des critères spécifique d'évaluation de la douleur que nous avons mis en place afin de prendre en charge par un analgésique si nécessaire les nuisances induites par cette procédures. Les tests comportementaux peuvent aussi induire une légère douleur localisée. De base, l'état des animaux insensibles aux hormones n'est pas dommageable : on observe une baisse de performance sur des tests moteurs spécifiques mais sans gène au déplacement.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés après les tests moteurs permettant de mesurer la régénération du nerf, qui aura lieu à 2 mois (jeunes adultes) ou à 6 mois (adultes matures) afin de prélever les nerfs sciatiques pour étudier la cinétique moléculaire et cellulaire de la remyélination.
Remplacement
La remyélinisation est un processus complexe qui nécessite l’intervention de multiples acteurs cellulaires qui ne peuvent être modélisés in vitro. La qualité de la mise en place de la gaine de myéline et de son maintien a des conséquences fonctionnelles qui nécessitent l’analyse de composantes sensori-motrices propres aux animaux vivants.
Réduction
Nous avons limité au minimum le nombre d'animaux nécessaire pour atteindre la puissance statistique suffisante pour l'analyse des altérations comportementales induites par la perturbation du système sensori-moteur. Nous soumettrons les données aux tests satistiques adaptés et comparerons les groupes de 10 animaux deux à deux (contrôles vs réponse aux corticostéroïdes inactivée / lésés vs non lésés). De plus, l’analyse de cohorte d'un autre projet du laboratoire et l’optimisation du protocole de compression du nerf sciatique nous permet de réduire par deux le nombre d’animaux opérés en s’affranchissant du groupe contrôle. Vue l’innocuité du geste chirurgical sur les tissus environnants le nerf et l’atteinte locomotrice très limitée, nous avons décidé d’opérer les animaux au niveau des deux pattes arrières (une subit la compression, l’autre seulement le geste chirurgical à blanc). Aucune gène n’a été constatée du côté de la patte contrôle et cela ne compromet pas la capacité de l’animal à se nourrir ou se déplacer, ni n’affecte significativement son bien-être.
Raffinement
Les manipulations se font dans une pièce dédiée au comportement dans la zone expérimentale de l'animalerie. Les animaux issus d'une même portée sont hébergés dans les mêmes cages contenant du matériel de nidification. L'enrichissement est renforcé des dômes et des batonnets à ronger. Au minimum 4 heures s'écoulent entre chaque test de nature différente, et au maximum 2 tests seront effectués dans la même journée. La compression des nerfs s'effectue sous anesthésie et analgésie. Des analgésiques sont également administrés après l'opération. Si des animaux se déplacent avec difficulté, du gel alimentaire sera mis à disposition. La compression du nerfs ne provoque pas de dommage majeur pour l'animal et la récupération s'effectue rapidement, mais par précaution des points limites ont été définis pouvant aller jusqu'à l'arrêt de l'expérimentation.
Choix des espèces
Les souris sont des mammifères suffisamment proche de l’Homme pour servir à l’évaluation de l’implication des voies de signalisation des corticostéroïdes sur le développement et le maintien de la gaine de myéline périphérique. Par ailleurs, la génération de modèles de souris transgéniques est une stratégie largement utilisée dans ce domaine de recherche. De plus, les techniques d’analyse à notre disposition pour évaluer l’implication de ces voies ont été principalement développés pour la souris. Les animaux seront utilisés au stade 2 mois, jeune adulte, et 6 mois, adulte mature pour voir si l'âge influe sur la capacité de régénération de la gaine de myéline lorsque la réponse aux glucocorticoïdes est inactivée.
Etude de l’effet de la kétamine sur la potentialisation à long-terme in vivo du cortex préfrontal chez le rat
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Quarante-cinq minutes de chirurgie du cerveau, puis deux heures d'enregistrement de l'activité neuronale : 96 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Répartis en huit groupes de douze, ils reçoivent d'une à quatre injections de kétamine avant l'enregistrement. L'objet déclaré est de comprendre comment la kétamine module l'activité du cortex préfrontal, dans l'espoir d'ouvrir des pistes contre la dépression résistante aux traitements. Le porteur retient le rat parce que son usage est "généralisé" en neurosciences et que les résultats pourront être comparés à la littérature existante.
Objectifs
La découverte des effets antidépresseurs rapides de la kétamine a changé notre compréhension des troubles dépressifs majeurs et éveillé l’espoir de nouveaux traitements à efficacité accélérée. En effet, alors que les antidépresseurs classiques mettent plusieurs semaines à agir et sont inefficaces chez plus de 30% des patients, l’injection d’une seule dose de kétamine provoque des effets antidépresseurs rapides et robustes chez les patients atteints de dépression pharmaco-résistante. Mieux comprendre les mécanismes à l’origine du pouvoir antidépresseur de la kétamine est donc une étape clé pour identifier de nouvelles pistes thérapeutiques pour le traitement des troubles dépressifs majeurs. En effet, la kétamine pourrait soulager les symptômes de la dépression en modulant l'activité cérébrale contrôlant l’humeur. Les objectifs du projet sont donc de tester l'effet d'une dose unique ou de doses multiples de ketamine sur la modulation de l'activité cérébrale.
Bénéfices attendus
Ces expérience permettront de mieux comprendre le rôle modulateur exercée par la kétamine sur l'activité du cerveau contrôlant l'humeur et d'identifier de nouvelles pistes thérapeutiques pour le traitements des troubles dépressifs.
Procédures
Tous les animaux seront soumis à une chirurgie du cerveau qui dure 45 minutes. Deux groupes de 12 rats sont soumis à une injection du composé (5 min) ainsi que l'enregistrement de l'activité neuronale (2 heures) et une euthanasie (10 min). Deux groupes de 12 rats sont soumis à deux injections du composé (5 min par injection) ainsi que l'enregistrement de l'activité neuronale (2 heures) et une euthanasie (10 min). Deux groupes de 12 rats sont soumis à trois injections du composé (5 min par injection) ainsi que l'enregistrement de l'activité neuronale (2 heures) et une euthanasie (10 min). Deux groupes de 12 rats sont soumis à quatre injections du composé (5 min per injection) ainsi que l'enregistrement de l'activité neuronale (2 heures) et une euthanasie (10 min). Tous les animaux sont hébergés en cage collective ée (2 rats par cage) pour une dureé maximum de 6 semaines.
Impact sur les animaux
Les animaux sont soumis à une chirurgie et traitements successifs dont le degré de gravité va de léger à modéré. Les nuisances attendues sont celles associées à la chirurgie , en effet l'animal est anesthésié puis opéré. Bien que toutes les mesures soient prisent pour réduire douleur et risque d’infections, cette procédure représente la plus importante nuisance pour l'animal. Les autres types de nuisances envisagées sont l'euthanasie même si l'animal est sédaté au préalable.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés à la fin de la procédure afin de prélever le cerveau et effectuer des analyses imunohistochimiques sur ce dernier.
Remplacement
La procédures décrite a recours exclusivement à des rats de laboratoire (Sprague Dawley) pour les raisons suivantes : 1. Il est interdit de mettre en œuvre chez l’homme des techniques neurobiologiques invasives telles que celles décrites ici et qui permettent d’établir des liens de causalité tels que ceux que nous cherchons à tester, 2. Il n ’existe pas encore de modélisation mathématique (pharmacologiques) des effets que nous cherchons à comprendre. Pour comprendre les mécanismes de la plasticité in vivo, nous devons utiliser des méthodes permettant de mesurer et de manipuler l'activité de neurones spécifiques avec des résolutions spatiales et temporelles élevées sur un cerveau intact et vivant. Il n'existe donc pas de méthodes alternatives.
Réduction
Des outils statistiques sont utilisés pour calculer au plus juste le nombre d'animaux nécessaires à la validation de l'expérience. Ce nombre s'élève à 12 animaux par groupe expérimental.
Raffinement
Le confort de l’animal est pris en compte tout au long de sa vie au moyen d’une grille d’évaluation et la définition de points limites et critères d’arrêt de l'expérience. Un soin particulier est porté à la formation des expérimentateurs pour qu'ils sachent détecter tout signe de mal-être et ne soient pas eux-mêmes source de mal-être par une manipulation inadaptée. Les soignants qui s’occupent de nos animaux sont encadrés par ou sont eux-mêmes des personnels diplômés soigneurs animaliers. Les expériences se déroulent quand les animaux sont actifs et leur sommeil est ainsi respecté. Les animaux sont pris en main de façon appropriée [jamais par la queue, les pattes reposant sur un support (bras, main...) pour éviter la sensation du vide]. L’anesthésie pour les chirurgies et la douleur post -opératoire sont gérées avec des molécules adaptées comme des antidouleurs. Une pommade cicatrisante est appliquée sur les sutures. Pour prévenir l’hypothermie, les chirurgies sont pratiquées sur couverture chauffante puis l’animal est placé dans une chambre post-opératoire jusqu’à ce qu’il se redresse sur ses pattes. Les animaux sont hébergés collectivement tout au long de l'expérience. Pour enrichir l’environnement, des nids végétaux sont placés dans chaque cage et renouvelés systématiquement lors du change.
Choix des espèces
Cette espèce est un bon modèle pour les études pharmacoloqiques. Son utilisation est généralisée dans le domaine des neurosciences. Nous utiliserons des rats jeunes adultes. Ce stade de développement a été choisi afin de correspondre aux données de la littérature afin de pouvoir comparer nos données.
Etude des effets de la lumière sur la sensibilité à la douleur dans un contexte de migraine
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
- Système nerveux
Toute souris qui perd plus de quinze pour cent de son poids, ou qui cumule trois signes cliniques, est mise à mort. 4 320 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Elles subissent des régimes déficients en tryptophane, trois injections déclenchant des crises de migraine, l'implantation d'électrodes crâniennes ou d'une caméra endoscopique fixée sur le crâne, et des enregistrements de quarante minutes de la rétine et du cortex visuel, répétés trois fois. Le porteur reconnaît que l'exposition à la lumière bleue est aversive et que l'endoscope pèse sur la tête de l'animal, et présente 4 320 comme un maximum susceptible d'être revu à la baisse, sans détailler la répartition par groupe.
Objectifs
La migraine, 6ème cause de handicap dans le monde, est associée à une allodynie cutanée et une photophobie qui rendent difficile le traitement. Elle est influencée par les aliments. Dans ce contexte nous nous intéressons plus particulièrement au tryptophane, un acide aminé essentiel dont la réduction de son ingestion augmente l’intensité des nausées, de la douleur et de la photophobie pendant la crise migraineuse. Les dérivés du tryptophane agissent sur un récepteur qui participe au contrôle de la neuroinflammation et la neurotoxicité. L'activation de ce récepteur a des effets protecteurs et antiinflammatoires. Au laboratoire nous avons mis en évidence chez la souris qu’une déficience en tryptophane conduit à des altérations au niveau cérébrale associées à une persistance de la diminution du seuil de sensibilité à la douleur et de la photophobie. Le 1er objectif est d’étudier le rôle du tryptophane dans le déclenchement et/ou la chronicisation de la migraine et les troubles sensoriels/affectifs associés. De plus, durant la crise migraineuse le message nociceptif (signal de douleur) issu des méninges et le message lumineux issu de la rétine convergent au niveau du thalamus (structure centrale du cerveau) avant d’être transmis vers les régions corticales suggérant un rôle de la rétine et du thalamus dans le mécanisme de photophobie. Le deuxième objectif de notre projet est donc d’étudier comment le message nociceptif/lumineux est traité au niveau thalamique et cortical durant et entre les crises de migraine. Enfin, récemment, il a été montré que la lumière peut avoir des effets bénéfiques sur la sensibilité à la douleur, en fonction de sa couleur avec des effets antinociceptifs de la lumière verte et pronociceptif de la lumière bleue dans des modèles animaux de nociception et de douleurs neuropathiques. Notre troisième objectif est donc d’étudier l’impact de la lumière en fonction de sa couleur sur la sensibilité à la douleur dans un contexte de migraine.
Bénéfices attendus
Nous partons de l’hypothèse que les crises répétées de migraine induisent une altération du traitement de l’information somato-sensorielle et visuelle au niveau de la rétine, des noyaux thalamiques et du cortex. Une déficience en tryptophane favoriserait ces dysfonctionnements via la modulation d'un récepteur. Cette étude envisage donc d’apporter des résultats innovants en mettant en évidence le rôle du tryptophane dans l’initiation et la chronicisation de la migraine ainsi que la vulnérabilité du circuit thalamo-corticale à la neuroinflammation, permettant de trouver des nouvelles cibles thérapeutiques adaptés au patient et centrées sur une approche alimentaire et probiotique et/ou photothérapeutique.
Procédures
injections intrapéritonéales - 3 injections par animal espacées de minimum 9h- quelques secondes par injection injection anesthésique - quelques secondes par injection procédures chirurgicales (implantation électrodes craniennes)- entre 20 et 30 minutes enregistrements électrorétinographiques, 40 minutes maximum, 3 enregistrements par souris à 10 min, 24h et 7 jours enregistrements potentiels évoqués visuel, 40 minutes maximum, 3 enregistrements par souris à 10 min, 24h et 7 jours procédures chirurgicales (microendoscopie)- entre 20 et 30 minutes
Impact sur les animaux
hypersensibilité sensorielle hypersensbilité à la douleur la pose de l'électrode sur la cornée peut entrainer des irritations post-enregistrement (très rarement observé par expérience car l'éectrode est légèrement posée sur la cornée sans déplacement) inconfort lié à la présence de l'endoscope sur la tête de l'animal qui génère un léger surpoids inconfort lors de l'exposiiton à la luière bleue qui est plutôt aversive Normalement l'ISDN n'induit pas de stress et d'anxiété mais certaine souris peuvent avoir une réaction différente à la généralité. Douleur légère (piqûre) lors des injections Léger inconfort lié à la présence de la caméra endoscopique sur la tête de l’animal
Devenir
A la fin de chaque procédure, tous les animaux seront mis à mort car ayant reçu des régimes particuliers et/ou des traiements ou des chirurrgies, ils ne pourront pas etre réutilisé sans prendre le risque de compromettre les autres expérimentations. De plus certains animaux seront mis à mort pour le prélèvement de tissus (procédure 3)
Remplacement
Aucune méthode alternative actuelle ne permet de remplacer l’expérimentation sur animal dans le cadre de ce projet qui prend en compte les interactions complexes entre la rétine (la lumière), le cerveau et le microbiote (alimentation) impliquées dans la migraine et ses symptômes associés. Il est nécessaire de réaliser cette étude chez l’animal afin d’avoir une vision générale du système et de pouvoir étudier les mécanismes de régulation et d’intégration de la douleur migraineuse.
Réduction
Notre expertise dans les domaines techniques utilisés dans ce projet nous permet d’établir le nombre d’animaux par groupe de manière fiable pour obtenir des résultats statistiquement exploitables. Le nombre indiqué dans les différentes procédures correspond au maximum d’animaux mais nous procédons par série de manière à ce que si tout se passe de manière optimale nous puissions réduire le nombre d’animaux par groupe. Quelle que soit la procédure à réaliser, nous allons adapter notre approche statistique aux données obtenues afin de tirer des conclusions statistiquement fiables et pertinentes.
Raffinement
Afin d’assurer le bien-être et le confort des animaux, les souris seront surveillées et manipulées tous les jours par l’expérimentateur et les personnes compétentes. Elles ne seront jamais isolées dans leur cage, sauf pendant la récupération de la chirurgie, et auront un environnement enrichi (des rouleaux en carton et des bandes de papier) avec accès libre à la nourriture et l’eau. Leur état physique et comportement seront évalués régulièrement de la réception à la mise à mort. Dans le cas où l’animal montre au moins un des signes cliniques (tels que manque de toilettage, piloérection, déplacement anormal, posture anormale, mutilation, hypoactivité, agressivité, vocalisation spontanée, lésions, perte de poids, fuite anormale) soit il pourra être soigné (administration des antalgiques contre la douleur, désinfection des blessures, etc.) sans compromettre les résultats et il sera gardé dans l'étude, soit il ne peut pas être soigné, alors sa manipulation sera arrêtée et nous procèderons à sa mise à mort. Dans le cas où l’animal présente trois ou plus des signes cliniques ou s’il perd plus de 15% de son poids initial, nous procèderons à sa mise à mort.
Choix des espèces
Ce projet est la suite d'une étude précédente. Nous continuons donc à utiliser le même modèle animal. Nous avons pu mettre en évidence une similarité des symptômes migraineux chez la souris et l’homme dont allodynie faciale et photophobie. De plus nous envisageons par la suite de travailler sur des souris génétiquement modifiés, knockouts pour des gènes spécifiques afin d’affiner notre étude sur les mécanismes impliqués dans la migraine. Nous utiliserons des souris mâles et femelles adultes (6 -12 semaines d’âge)
Evaluation de l’efficacité de composés sur les réseaux neuronaux et sur l’activité cellulaire après une administration unique ou répétée par voie entérale et / ou parentérale chez des rongeurs
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Rats : 1500
Cinquante molécules par an, deux cent cinquante sur la durée du projet, envoyées par des clients : 4 000 rongeurs, 2 500 souris et 1 500 rats, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent les composés par gavage, injection intrapéritonéale, sous-cutanée ou intraveineuse, subissent des prélèvements sanguins à la queue ou en submandibulaire, et une ponction de liquide céphalorachidien. Tous sont tués pour découper leur cerveau en tranches et y enregistrer l'activité électrique. Le porteur qualifie ce travail de projet scientifique mené sur sa plateforme, alors que les composés, leur toxicité évaluée en amont et le calendrier des tests relèvent de ses clients.
Objectifs
Les maladies neurodégénératives liées au vieillissement ou à des troubles spécifiques, constituent un enjeu majeur de santé publique. Ce projet scientifique, réalisé sur notre plateforme d'électrophysiologie, vise à étudier l'efficacité de composés en développement sur l'activité neuronale, grâce à la technique d'électrophysiologie ex vivo sur coupes cérébrales de rongeurs sains. Ce projet servira de base pour le développement futur de stratégies thérapeutiques, dans les modèles pathologiques spécifiques associés et qui seront décrits dans un autre projet. Pour cela, nous analysons les effets de ces composés sur les mécanismes neuronaux fondamentaux à travers des expériences réalisées sur des rongeurs sauvages. Nos études seront réalisées soit sur la souris soit le rat selon la pathologie étudiée et la disponibilité des modèles animaux de la pathologie. Ces modèles offrent une base physiologique robuste, essentielle pour comprendre les processus fondamentaux dans un système neuronal non altéré. Les différentes structures cérébrales seront étudiées pour étudier la mémoire, la régulation émotionnelle, les circuits de récompense, pour analyser la coordination motrice et les interactions sensorimotrices, pour évaluer les fonctions motrices et certaines dimensions cognitives. Les composés sont administrés par voie orale ou parentérale selon des protocoles adaptés, avec des effets mesurés après des périodes d’exposition définies. Ce projet a pour but de fournir des données fondamentales pour orienter le développement de thérapies innovantes. On estime à 50 le nombre de molécules testées par an soit 250 pour la durée du projet.
Bénéfices attendus
En complément des recherches menées par nos clients, cette étude permettra de mieux comprendre les mécanismes d’action de ces composés et de contribuer au développement de nouvelles approches thérapeutiques contre les maladies neurodégénératives. Les résultats obtenus serviront de base pour la mise en place de stratégies thérapeutiques futures, qui seront approfondies à travers des études spécifiques sur des modèles pathologiques.
Procédures
Administrations : intrapéritonéale : 5 secondes, orale : 5 secondes, sous cutanée : 5 secondes, intraveineuse : 10 secondes, Sur animaux sous anesthésie et sous antalgie : prélèvements sanguins 5 secondes. prélèvements liquide céphalo rachidien 20 secondes, chirurgie terminale sans réveil 1 minute.
Impact sur les animaux
Les administrations et prélèvements sanguins peuvent induire un stress, dont l’intensité et la durée dépendent du type d’administration et de sa répétition. Les procédures uniques provoquent un stress aigu et transitoire, tandis que les administrations répétées, même sur une période prolongée, ne génèrent pas de stress prolongé si les techniques sont maîtrisées. Pour les administrations aiguës, les signes d’inconfort restent limités. Cependant, des administrations répétées peuvent entraîner une sensibilisation locale ou des modifications comportementales, telles qu’une réduction de l’activité spontanée ou des altérations dans l’interaction avec l’environnement. La toxicité des composés administrés a été évaluée en amont par nos clients, de manière à minimiser les risques d'effets indésirables. L’administration par gavage peut entraîner une gêne légère à modérée (gavage chronique), transitoire, due à la contention et à l’introduction de la sonde. Les produits administrés par cette voie peuvent induire des modifications dans la consistance des selles, ainsi qu’une baisse de la prise alimentaire. L’injection sous-cutanée entraîne une douleur légère et brève, due à la piqûre et au produit injecté. Une irritation ou une inflammation locale peuvent persister plusieurs minutes selon le composé administré. L’injection intrapéritonéale provoque un inconfort temporaire et une douleur légère. L’injection dans la veine caudale induit une douleur légère au moment de la piqûre et un stress bref lié à l’immobilisation. Une rougeur peut persister plusieurs minutes selon le composé administré. Un prélèvement sanguin à la veine caudale entraîne une douleur légère au moment de la piqûre et un stress transitoire lié à l’immobilisation. Le prélèvement submandibulaire provoque une douleur légère à modérée de courte durée en raison de la ponction. Les prélèvements terminaux de sang par la méthode du sinus rétro-orbitaire ainsi que celui du liquide céphalorachidien sont réalisés sous anesthésie. Un stress temporaire peut être associé à l’anesthésie.
Devenir
Les animaux seront tous euthanasiés afin de réaliser les coupes cérébrales et procéder aux enregistrements de l’activité cérébrale sur ces coupes.
Remplacement
L’étude des réseaux neuronaux et de l’activité cellulaire est réalisée sur des coupes cérébrales de rongeurs à l’aide de techniques d’électrophysiologie. Ces préparations ex vivo conservent certaines propriétés fonctionnelles des circuits neuronaux, permettant d’étudier l’activité synaptique et la dynamique des réseaux à une échelle locale. Les approches non animales, telles que les modélisations in silico, les cultures cellulaires ou les modèles in vitro, apportent des informations précieuses en phase exploratoire, notamment sur les mécanismes moléculaires et cellulaires. Dans ce projet, les composés testés ont d’ailleurs déjà été évalués par nos clients sur des modèles in vitro, permettant d’identifier des effets initiaux sur l’activité neuronale à un niveau cellulaire. Cependant, ces modèles in vitro ne permettent pas d’étudier les interactions au sein d’un réseau neuronal fonctionnel, ce qui justifie le recours aux coupes cérébrales ex vivo pour approfondir ces analyses dans un cadre plus proche de la physiologie neuronale.
Réduction
Le nombre d’animaux a été réduit autant que possible, tout en étant suffisant pour l'obtention de résultats exploitables. L'évaluation du nombre d'animaux nécessaire a été effectuée par un programme adapté. Les résultats seront analysés par des tests statistiques.
Raffinement
À leur arrivée, les animaux seront hébergés en groupes sociaux dans des cages adaptées, enrichies d’éléments tels que des bûchettes de bois à grignoter, de la frisure papier, et des carrés de coton. Des tunnels en carton seront fournis pour les rats, tandis que des dômes transparents rouges seront utilisés pour les souris afin de faciliter les transferts entre cages tout en réduisant le stress. Des interactions quotidiennes avec les humains, combinées à une transition progressive de la lumière, amélioreront encore leurs conditions d’hébergement. Après chaque intervention technique, les réactions seront étroitement surveillées afin de minimiser toute souffrance animale. En cas de détérioration de leur état général, une surveillance renforcée sera mise en place, avec des soins appropriés prodigués en concertation avec le responsable du bien-être animal. Les fiches d’observation et les points limites établis pour le projet seront scrupuleusement respectés pour détecter et traiter précocement tout signe de souffrance ou de détresse. Les animaux seront pesés au moins une fois par semaine après l’acclimatation et avant le début des traitements. En cas de traitements répétés et consécutifs, des pesées 2 fois par semaine permettront d’ajuster précisément les volumes administrés. Les animaux seront toujours sous anesthésie générale / analgésie pour les procédures le nécessitant.
Choix des espèces
Nos expérimentations sont réalisées chez la souris et le rat, deux modèles largement utilisés en neurosciences pour l’étude des mécanismes cérébraux. Ces espèces présentent des similitudes importantes avec le cerveau humain. Ces similitudes en font des modèles de choix pour étudier les bases du fonctionnement normal du cerveau et les processus qui peuvent être perturbés dans les maladies neurodégénératives. Les animaux seront utilisés à partir de l'âge de 4 semaines, (groupe de référence) correspondant au stade adolescent chez l'humain, jusqu'à 95 semaines, afin de couvrir toute la gamme des âges, du stade jeune (adolescent) à l'adulte âgé.
Rôle des microglies dans le développement cérébral murin
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système nerveux
Des femelles gestantes sont gavées une fois, ou soumises pendant sept jours à un régime alimentaire modifié. Elles sont ensuite tuées, leurs petits anesthésiés puis tués à différents stades du développement, de l'embryon à l'adulte. 1 750 souris sont concernées, 1 350 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et 400 sous anesthésie sans réveil. Le porteur reconnaît que le gavage peut léser l'œsophage, déclencher une inflammation, provoquer des mises bas prématurées et atteindre les embryons, et il justifie le recours à un "organisme complet" par l'impossibilité de reproduire ces mécanismes en culture ou en organoïdes. Toutes sont tuées, leurs cerveaux prélevés pour analyse.
Objectifs
L’objectif de notre projet est de mieux comprendre la mise en place d’un organe complexe tel que le cerveau des mammifères. En effet, il a été montré que des défauts de son développement contribuent à l’étiologie de plusieurs maladies neurologiques et psychiatriques (troubles du spectres autistique, schizophrénie ou troubles bipolaires). Il apparaît donc essentiel de progresser dans la connaissance des mécanismes qui contrôlent le développement du cerveau. En particulier nous nous intéresserons au rôle des cellules immunitaires lors la mise en place des circuits neuronaux précoces. Notre projet vise à déterminer le rôle de ces cellules, en conditions physiologique et pathologique, dans la construction des circuits neuronaux. Pour ce faire, nous caractériserons l’impact d’une absence permanente ou locale de ces cellules ainsi que l’effet d’une absence transitoire. Nous analyserons également plus en détails les conséquences de diverses altérations fonctionnelles sur la morphogénèse et le développement des circuits cérébraux afin d’avancer sur la compréhension des mécanismes moléculaires impliqués.
Bénéfices attendus
Les maladies neuropsychiatriques trouvent souvent leurs origines dans des perturbations complexes du développement cérébral, notamment au cours de périodes critiques allant de la vie embryonnaire à l'adolescence. Cette complexité découle d'une combinaison de facteurs génétiques et d'influences environnementales, comme des perturbations immunitaires lors des étapes cruciales du développement cérébral. Des études ont montré que les perturbations immunitaires modifient non seulement directement les circuits neuronaux, mais ont également un impact sur les cellules immunitaires du cerveau, des acteurs clés du développement cérébral. Nos connaissances sur les rôles de ces cellules dans la msie en place du cerveau en cours du développement demeurent encore limitées. Ce projet vise ainsi à approfondir notre compréhension des processus de développement clés dans la formation du cerveau. En fournissant des informations essentielles sur la fonction des cellules immunitiares dans le câblage cérébral, atteindre nos objectifs apportera des connaissances précieuses à la compréhension générale des troubles neuropsychiatriques, ouvrant la voie à la stratification des patients et à des approches thérapeutiques adaptées.
Procédures
Au cours de ce projet, les animaux seront soumis à différents gestes techniques selon les questions scientifiques : 1-Injection d’analgésique et anesthésie en sous-cutanée des animaux, suivi par une euthanasie à différents stades (durée quelques minutes). 2-Changement de régime alimentaire des femelles en gestation (durée 7 jours, prise spontanée) puis euthanasie des femelles par une méthode réglementaire et injection d’analgésique et anesthésie des petits, suivi par une euthanasie à différents stades (durée quelques minutes). 3-Administration par gavage unique de femelles en gestation avec une solution permettant d’induire le modèle expérimental (quelques secondes sur animal vigil) puis euthanasie des femelles par une méthode réglementaire et injection d’analgésique et anesthésie des petits, suivi par une euthanasie à différents stades (durée quelques minutes).
Impact sur les animaux
Les injections effectuées par voie sous-cutanée afin de procéder à une analgésie pourront induire un stress pendant la contention ainsi qu’une douleur légère de courte durée consécutive à l’introduction de l’aiguille ainsi que la possibilité de saignement. L’anesthésie peut quant à elle provoquer des effets secondaires comme : un stress thermique, une hypotension ou une détresse respiratoire. La molécule administrée par gavage aux femelles gestantes peut avoir un impact sur le déroulement de la gestation des femelles, provoquer des mises bas prématurées ou des difficultés de mise bas et avoir aussi un impact sur les embryons et les nouveaux-nés. De plus, la méthode d’administration par gavage peut induire un stress pendant la contention, des lésions de l’œsophage ou de l’inflammation. Le changement de nourriture des femelles gestante, peut induire un stress sur les animaux dû à la nouveauté qui peut conduire à une diminution de prise alimentaire transitoire.
Devenir
L'ensemble des animaux impliqués dans ce projet (1750) seront euthanasiés par une méthode réglementaire à la fin de la période de maintien prévu ou plus tôt en cas d’atteinte de points limites. Pour l'ensemble du projet, les cerveaux des souris seront prélevés afin de réaliser des analyses histologiques, immunohistochimiques ou transcriptomique.
Remplacement
L’étude du rôle des cellules immunitaires dans la mise en place de la morphogénèse et des circuits cérébraux pendant le développemet embryonnaire et post-natal nécessite impartivement l’utilisation d’un organisme complet. Ce processus dépend en effet d’une multitude de signaux corporels qui influencent directement le comportement des microglies et leurs interactions avec le tissu neural. Des signaux hormonaux, immunitaires ou encore de tensions tissulaires émanant du sytème endocrinien, de la circulation sanguine, de l’environnement maternel ou des neurones en développement. Ces processus, hautement coordonnés et dépendants de variations systémiques, ne peuvent être reproduits ni par des systèmes in vitro, qui présentent des limitations spatiales et temporelles, ni par des organoïdes, qui manquent de la diversité cellulaire et des interactions systémiques nécessaires. Les simulations in silico, quant à elles, se limitent aux molécules bien caractérisées et ne permettent pas d’étudier les mécanismes encore largement inconnus qui régissent l’activité des microglies et le développement des circuits neuronaux. De plus, nos travaux s’inscrivent dans la continuité de nos recherches antérieures sur les processus développementaux intégrés au développement de circuits neuronaux et gliaux complexes. L’utilisation d’un modèle mammifère in vivo est indispensable pour observer ces mécanismes dans leur environnement physiologique.
Réduction
Un total de 1750 souris sera nécessaire à la réalisation de ce projet. Notre projet est conçu pour minimiser le nombre de souris utilisées tout en garantissant des résultats scientifiquement robustes. La taille de chaque stade d’analyse a été optimisée pour pouvoir utiliser le test statistique approprié et obtenir des résultats statistiquement fiables. En effet, à cause des variabilités inter-animals et intergroupes, un nombre trop restreint d’animaux engendrerait des résultats trop variables et non valides. Ainsi, grâce à notre expérience préalable dans des projets similaires, nous avons déterminé que 8 animaux (4 de chaque sexe) constituent la taille optimale par groupe expérimental. Cela équilibre le besoin de robustesse statistique et la réduction du nombre d'animaux. Les procédures exprérimentales ont été étblies pour éviter l’utilisation inutile de souris. De plus, après le sevrage des souriceaux, les mères non traitées pourront être réutilisées dans de nouveaux accouplements. Enfin, dans nos différentes conditions expérimentales, si un résultat n’est pas concluant lors de la première analyse (immunohistochimie), alors les autres expériences prévues ne seront pas réalisées. Cette stratégie contribue significativement à la réduction du nombre d'animaux utilisés.
Raffinement
Les mesures de raffinement qui seront mises en œuvre sont liés aux aspects des procédures et concernent l’établissement de points limites, l’hébergement et l’enrichissememnt de l’environnement des souris. Nous réduirons au maximum l’inconfort ces souris car les procédures que nous mettons en œuvre sont établies afin de limiter la douleur, l’angoisse ou le stress. Nous appliquerons des soins et ou actes nécessaires. Durant les procédures, nous utiliserons les analgésiques et anesthésiques appropriés pour limiter au maximum l’inconfort des animaux et des séances d’habituation à la manipulation des animaux pourront être anticipées afin de limiter le stress de contention lors des injections ou des gavages. Nous examinerons le comportement et l’apparence des souris ayant subi une procédure ou dont la mère aura subi un traitement pour détecter tout inconfort et un analgesique pourra être injecté. La présence de points limoites définis et adaptés pour chacune des procéduresnous permettra de détecter toute souffrance chez la souris. En cas d’atteinte de points limites et de souffrance grave ne pouvant être traitée, l’animal sera immédiatement retiré du projet et euthanasié sur décision de l’expérimentateur ou du personnel de l’animalerie, si l’expérimentateur n’est pas joignable. Les animaux sont hébergés dans des conditions respectant la réglementation en vigeur : hébergement en surpression, portoirs avec des cages ventilées individuellement, stabulation en nombre limité par cage, eau et nourriture à volonté, change litière et biberons hebdomadaires, vérification quotidienne, température et hygrométrie contrôlées, intensité et durée d’éclairage définies, enrichissement du milieu : papier kraft, coton et maison en carton. L’ensemble des procédures seront toujours réalisées par des personnes formées et compétentes.
Choix des espèces
Les souris sont des animaux de laboratoire largement utilisées pour étudier le fonctionnement du corps et les effets de ses dysfonctionnements à différents niveaux, que ce soit au niveau du comportement, du fonctionnement physiologique ou des organes. Elles sont également essentielles pour créer des modèles qui nous aident à mieux comprendre certaines maladies humaines. Leur grande similarité génétique avec l'homme, combinée à la possibilité d'utiliser un grand nombre de souris modifiées génétiquement, en fait un excellent choix pour répondre à nos questions de recherche. En outre, leur cycle de reproduction rapide et leur petite taille facilitent leur gestion tout en permettant d’étudier une espèce ayant un développement proche de celui des humains. La courte période de gestation des souris, ainsi que le nombre élevé d’embryons, nous permettent de générer suffisamment d'animaux pour mener plusieurs expériences à partir de quelques parents seulement. Dans le cadre de nos recherches en cours et pour tirer parti des outils génétiques disponibles dans notre laboratoire, nous continuerons à utiliser ce modèle de souris. Dans le cadre de notre projet, les animaux seront utilisés à différents stades de développement, adaptés aux objectifs expérimentaux spécifiques allant de l’embryon jusqu’à l’adulte.
Etude des processus de décision et de la balance excitation inhibition chez le rat
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Trois mois de restriction alimentaire, ramenant les rats à dix pour cent en dessous de leur poids pour les motiver à travailler contre une récompense : 200 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger pour 70 d'entre eux et modéré pour 130, tous tués à l'issue pour prélever leur cerveau. S'y ajoutent une chirurgie d'implantation d'électrodes crâniennes, trois séances d'imagerie cérébrale, des enregistrements de vingt-quatre heures et des injections de kétamine destinées à reproduire des symptômes psychotiques. Le projet cherche à modéliser la prise de décision et à tester l'hypothèse d'un déséquilibre entre excitation et inhibition dans la schizophrénie. Le porteur retient le rat Long Evans pour ses capacités cognitives et visuelles, et prévoit d'écarter quinze pour cent des animaux qui n'atteindront pas les critères d'apprentissage.
Objectifs
Les troubles neuropsychiatriques sont aujourd'hui la principale cause d'invalidité et de coûts de santé dans les pays développés. L’objectif de ce projet est de développer une tâche comportementale permettant d’étudier chez l’animal les processus inférentiels et d’explorer l’hypothèse clinique mettant en cause un déséquilibre excitation/inhibition
Bénéfices attendus
Le projet produira de nombreux résultats aux niveaux fondamental, clinique et pratique. Au niveau fondamental, il dévoilera le rôle des systèmes glutamatergique (excitateur) et GABAergique (interneurones parvalbumine inhibiteurs) dans les processus de prise de décision et remettra en question la théorie de l'inférence circulaire, en mettant en lumière la manière dont les croyances/priorités peuvent être créées et propagées au niveau des microcircuits. Sur le plan clinique, cela ouvrira la voie à des traitements pharmacologiques dans le domaine des troubles neuropsychiatriques tels que la schizophrénie, visant à rétablir l'équilibre de l'excitation cérébrale.
Procédures
Concernant l’analyse comportementale 200 rats seront soumis à un apprentissage cognitif et une série d’évaluation d’une durée allant de 1 à 3 mois à raison de 30 min à 1h de test quotidien. Pendant ces tests, les animaux seront soumis a une restriction alimentaire de 10% de leur poids sur une période de 3 mois, afin des les motiver à la récompense. Des imageries cérébrales in vivo (imagerie par résonnance magnétique et tomographie par émission de positrons) seront réalisées à 3 temps sans dépasser 1h15 par rat. Afin de mener les enregistrements cérébraux sur une partie des animaux, une chirurgie sera réalisée permettant l’implantation d’électrodes. Celle-ci ne dépassera pas 45min durant 4 sessions d'enregistrement. Les enregistrements seront réalisés sur animaux vigiles au repos (acquisition de 24h) ou en cours de tâche comportementale. Sur certains animaux, des injections (au nombre de 5) seront réalisées pour moduler la balance excitation/inhibition et observer les impacts sur le comportement des rongeurs. Enfin sur l’ensemble des animaux, trois prélèvements sanguins seront effectués sous anesthésie, d’une durée maximale de 10min par rat.
Impact sur les animaux
La kétamine est un agent pharmacologique couramment utilisé pour modéliser les symptômes psychotiques et présente une bonne tolérance à la dose qui sera utilisée dans ce projet. Aucun effet indésirable n’est attendu. Lors des chirurgies (implantation des électrodes) ou durant les acquisitions en imagerie, l’induction et le maintien de l’anesthésie peuvent provoquer des détresses respiratoires et une hypothermie pouvant conduire à la mort soudaine des animaux. Concernant l’évaluation comportementale, une habituation à la manipulation sera réalisée à l’arrivée des rats pour réduire le stress. La principale nuisance est la restriction alimentaire qui sera maintenue sur une période relativement longue (3 mois maximum) afin de motiver les animaux dans les tâches de conditionnement opérant.
Devenir
L'ensemble de ces animaux seront évalués sur le plan comportemental et d'imagerie du vivant ou Eléctroencéphalographie avant leur mise à mort afin de permettre le prélèvement du cerveau pour en étudier les modifications au niveau cellulaire et moléculaire. Dans un souci de réduction du nombre d'animaux utilisés au cours de ce protocole, nous avons intégré dans la mesure du possible, les animaux a toutes les procédures mises en oeuvre dans ce projet.
Remplacement
Ce projet s’inscrit dans une démarche de recherche translationnelle assurant le lien entre la recherche fondamentale et la recherche clinique et permettant le transfert des connaissances vers des applications thérapeutiques au bénéfice du patient. Cherchant à évaluer le bénéfice comportemental et fonctionnel de stratégies thérapeutiques pro-cognitives, il est indispensable de se reposer sur un modèle intégré et le remplacement des rats par des méthodes alternatives n’est pas envisageable dans ce contexte. Toutefois l’ensemble des molécules pharmacologiques utilisées dans ce travail ont fait l’objet d’études préalables permettant de valider les propriétés recherchées pour cette étude.
Réduction
Le projet a été conçu avec un nombre minimal d’animaux nécessaire à sa validité scientifique et statistique. Les animaux qui seront utilisés pour effectuer l'évaluation comportementale seront également utilisés pour étudier les marqueurs fonctionnels d’imagerie. En termes de comportement des groupes de 20 animaux par groupe sont nécessaires pour garantir la fiabilité des résultats. Un taux d’exclusion de 15% de l’effectif initial doit toutefois être considéré. Ce chiffre a été défini sur la base de notre expérience dans l’utilisation de la tâche de discrimination visuelle et correspond au pourcentage de rats qui ne parviennent pas à atteindre les critères de validation de l’étape de conditionnement/apprentissage.
Raffinement
Les rats seront hébergés dans des portoirs ou armoires ventilées sous un cycle de lumière 12h/12h selon la réglementation, avec nourriture et accès à l'eau ad libitum. Le raffinement est assuré par un hébergement collectif, de l’enrichissement dans les cages, des sessions d’acclimatation aux expériences, une manipulation expérimentée des animaux. De plus, un suivi quotidien du bien-être des animaux sera effectué pour surveiller l'apparition éventuelle de souffrance ou de points limites pour lesquels des décisions adaptées seront prises. Selon les critères observés et la cause identifiée, les animaux seront soit isolés et soignés, et/ou recevront un traitement analgésique, ou seront euthanasiés par dose létale de pentobarbital dans une salle dédiée.
Choix des espèces
L’espère de rat Long Evans est choisie pour ses capacités cognitives et visuelles adaptées. Les animaux seront utilisés dès 2 mois et suivis jusqu’à 6-7 mois, car il a été montré que c'est pendant cette période du dévelopement que les animaux présentent les meilleures facultés d'apprentissage, nécessaire pour les procédures comportementales.