Troubles nerveux

Tremblements, convulsions, posture anormale, absence de réaction à la stimulation : ce sont les signes dont l'apparition déclenche la mise à mort anticipée des rongeurs de ce projet. 300 souris et 300 rats vont être utilisés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils sont exposés à des situations stressantes et à des chocs électriques, puis soumis à des tests d'anxiété de cinq à quinze minutes et à des administrations pouvant aller jusqu'à deux fois par jour pendant huit semaines, pour construire un modèle de trouble de stress post-traumatique et y tester une dizaine de candidats médicaments. Cent vingt d'entre eux pourront être réutilisés après une période de repos, les autres seront tués en fin d'étude, le porteur expliquant que les effets à moyen et long terme des substances testées sont méconnus.

Objectifs

Dans l'histoire américaine, les troubles de stress post-traumatique (PTSD) ont été reconnus sous divers noms après les guerres : "cœur de soldat de la guerre civile", choc de la Première Guerre mondiale, fatigue de combat de la Seconde Guerre mondiale, stress retardé de la guerre du Vietnam avant d’être formalisés en 1980. Ces dernières années, on a assisté à une augmentation d’intérêt pour ces psychopathologies liées à l’exposition aux traumatismes, en particulier à cause du terrorisme, des catastrophes naturelles ou encore des violences urbaines. La prévalence des troubles de stress post-traumatique serait de 5 à 12% de la population générale. Les patients, suite à leur exposition à un évènement traumatique, souffrent de symptômes sévères tels que la peur intense, des flash-backs, des cauchemars et des pensées imposées et incontrôlables. Malgré les avancées scientifiques importantes dans ce domaine, il n’y a aujourd’hui aucune thérapie réellement efficace sur l’ensemble des symptômes des troubles du stress post-traumatique. Les modèles animaux demeurent indispensables pour mieux comprendre ces troubles et identifier de nouveaux candidats médicamenteux. Ce projet vise à mettre en place un modèle de trouble de stress post-traumatique chez le rat qui intègre la sensibilité au traumatisme observée chez l’humain et de tester l’efficacité d'une dizaine de candidats médicaments existants ou en cours de développement.

Bénéfices attendus

Ce projet participera à l'amélioration de la qualité de vie des patients et de leur entourage. Un traitement plus efficace pourrait réduire plus rapidement et plus durablement les symptômes des troubles de stress post-traumatique permettant ainsi une meilleure qualité de vie des patients, de maintenir un état de santé stable plus longtemps, de diminuer les taux d'invalidité . Ce projet permettra également d'avoir un impact socio-économique positif en réduisant les coûts de santé (nombre de consultations médicales, d'hospitalisations et de traitements complémentaires nécessaires).

Procédures

Les animaux sont exposés à différentes situations stressantes en fonction des procédures. Les tests comportementaux visant à évalualer le niveau d'anxiété des animaux sont généralement effectués 1 seule fois et leur durée varie de 5 à15 minutes environ. Les administrations de substances pourront être réalisées jusqu’à 2 fois par jour (en général 1 minute par administration) principalement par voie orale sous cutanée ou intrapéritonéale sur animal vigile. La durée du traitement peut aller jusqu’à 8 semaines.

Impact sur les animaux

Les animaux seront exposés à des situations induisant une état de stress. Les chocs électriques pourront également induire une faible douleur de très courte durée. Les manipulations/contentions réalisées notamment pendant les phases d'administration ou de prélèvements peuvent également entrainer un léger stress. Les candidats médicaments qui seront évalués ont été selectionnés en amont pour leur absence de toxicité sévère.

Devenir

Tous les animaux ayant reçu une substance d’essai dont les effets à moyen et long terme sont méconnus seront euthanasiés en fin d’étude afin de s’assurer que le traitement expérimental n’induira pas d’effet délétère sur l’animal, ce qui ne serait pas compatible avec un maintien des animaux en vie dans de bonnes conditions de santé.

Remplacement

Dans le cadre du développement des médicaments, des tests in vitro ont déjà eu lieu avant l'utilisation chez l'animal. Ceux-ci constituent un point de départ permettant de générer des données préliminaires et d’effectuer un tri moléculaire pour ne retenir que les molécules présentant une certaine efficacité, réduisant de façon significative le nombre de substances à tester et donc le nombre d’animaux. L'impact des traitements pré-sélectionnés sur le comportement des animaux, et l'amélioration de symptômes liés aux états de stress et d'anxieté ne peut se faire que sur des animaux vigiles. Ainsi, les modèles d'animaux restent indispensables pour valider et optimiser de nouvelles thérapies pour leur utilisation en toute sécurité chez l'Homme.

Réduction

Les mesures de réduction s'intégrant à la règle des 3Rs vont consister à utiliser le plus petit nombre d’animaux possible pour chaque étude permettant d'obtenir des données suffisantes pour interpréter les résultats de façon correcte et d’éviter ainsi une répétition inutile des études. Le nombre d’animaux utilisés pour chaque étude sera optimisé de façon à intégrer dans une même expérience la relation dose-effet et la comparaison par rapport à un groupe contrôle négatif et éventuellement à un contrôle positif (substance de référence ou de comparaison) si cela s'avère pertinent. Selon les données de la littérature, il est estimé qu’un effectif de 12 animaux en standard par groupe (nombre d'animaux et groupes variables, selon l’objectif de l’étude) sera nécessaire pour atteindre une sensibilité correcte des tests. Le cas échéant, une réutilisation des animaux pourra être envisager après une période de repos entre l'évaluation de différentes molécules. L'analyse statistique prévue repose sur des tests paramétriques de type ANOVA "analyse de la variance" et/ou test de Student selon l'objectif de l'étude. Par ailleurs, des prélèvements terminaux (tissus, organes, sang) peuvent être ajoutés en fin de procédure pour éviter une répétition inutile de l'étude.

Raffinement

Les mesures de raffinement s'intégrant à la régle des 3Rs vont consister en un suivi des points limites clairement définis et spécifiques pour chaque procédure, permettant de stopper l'étude et/ou d'euthanasier, de façon précoce, tout animal présentant des signes de douleur et de souffrance (incluant une surveillance de l'aspect général, un suivi de poids). De plus, les animaux sont suivis par le vétérinaire et manipulés fréquemment par des techniciens préalablement formés et attentifs, prêts à agir lorsque les critères d'interruption prédéfinis sont atteints. Il est également mis en place un enrichissement complet dans leur hébergement, sous la forme de litière, objets de nidification, objets à ronger ou mastiquer, tunnels, présence de congénères (sauf cas contraire imposé par la procédure). En cas de doute, une évaluation approfondie sera réalisée quotidiennement jusqu'au retour aux paramètres physiologiques normaux ou attendus ou jusqu’à atteinte des points limites. Tous les points limites et leur cotation sont décrits dans un formulaire interne. Cette observation faite par du personnel formé inclut une surveillance de l'aspect général, l’aspect du pelage, des yeux, la posture, les réactions de l’animal sous stimulation, la respiration, l’appétit, l’état d’hydratation, les tremblements ou convulsions. Une évaluation interne impliquant la cellule de bien-être animal pourra permettre de réévaluer et d’adapter à postériori la catégorie éthique si nécessaire. Lorsque nécessaire, les animaux sont anesthésiés et analgésiés. Le programme d’anesthésie et d’analgésie est défini par un vétérinaire, afin de réduire au maximum toute douleur ou sensation de souffrance. Prises dans leur ensemble, ces mesures tendent à limiter la variabilité des données.

Choix des espèces

Les troubles de stress post-traumatique sont largement évalués chez les animaux, en particulier chez le rongeur. Ainsi, divers tests ont été conçus pour mesurer ces différents aspects. L’impact de substances pharmacologiques sur le comportement de rongeurs est prédictif de leur efficacité en clinique. Tous les animaux seront utilisés à partir de 4 semaines de développement (après sevrage) que ce soient des rats ou des souris, conformément à la littérature. Les symptômes de stress et d'anxiété se retrouvent plutôt chez des sujets adolescents ou adultes, aussi les traitements qui seront appliqués dans ce projet seront appliqués sur des rongeurs dont le système nerveux central a atteint ce niveau de maturité.

288 souris subissent une chirurgie de quarante minutes sous anesthésie et une injection, réalisée pendant la vie embryonnaire ou à la naissance, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur justifie le choix de la souris par le seul fait que ce travail fait suite à un autre projet mené chez la souris. Une partie des jeunes est ensuite hébergée seule pendant deux semaines, pour mesurer l'effet de l'isolement social à l'adolescence sur les neurones du gyrus denté. Toutes les femelles gestantes opérées sont mises à mort, jugées inutilisables ailleurs, tandis qu'une partie de la progéniture est gardée en vie pour la suite de l'étude et une autre mise à disposition de l'institut pour d'autres projets.

Objectifs

Ce projet vise à étudier comment l’isolement social à l’adolescence influence le développement des neurones d'une structure du cerveau très sensible au stress.

Bénéfices attendus

En caractérisant l’effet de l’isolement social sur l’architecture des neurones générés à différentes périodes de vie, cette étude pourrait contribuer à une meilleure compréhension des altérations neurobiologiques impliquées dans les troubles psychiatriques liés au stress social précoce.

Procédures

Les animaux seront soumis aux procédures suivantes : Anesthésie : Chaque animal recevra 1 anesthésie d'une durée de 30 min ; Procédure chirurgicale : Chaque animal sera soumis à 1 procédure chirurgicale d'une durée de 40 min ; Injection : Chaque animal sera soumis à 1 injection d'une durée de 5 sec lorsque réalisée durant la vie embryonnaire ou lorsque réalisée à la naissance. Une partie des animaux, provenant des groupes « isolement social » seront soumis à une période d’hébergement individuel de deux semaines.

Impact sur les animaux

Les nuisances majeures que pourraient subir les souris sont liés principalement à la chirurgie. La douleur associée à ces chirurgies pourrait avoir des répercussions sur le bien-être de l'animal. De plus, l'isolement social peut induire un état de stress et de détresse de degré modéré puisque de courte durée.

Devenir

Toutes les femelles, anciennement gestantes, seront mises à mort car ayant déjà subi une intervention chirurgicale, elles ne pourront pas être utilisé dans le cadre d’un autre projet. Une partie de la progéniture sera gardée en vie pour la réalisation de la suite de l’étude, et l'autre partie sera mis à disposition à l'ensemble de l'institut afin de réaliser d'autre projet, après accord de la vétérinaire de l'établissement. Tous les animaux ayant reçu les deux injections seront mis à mort à la fin de l’étude afin de pouvoir collecter et analyser les différentes populations de neurones. Les souriceaux de la portée n’ayant pas été soumis à la seconde injection seront mis à disposition au sein de l’Institut pour la réalisation d’autre projet, après accord avec la vétérinaire.

Remplacement

L’objectif de ce projet est d’étudier les caractéristiques anatomiques de neurones générés à différents moments de la vie dans une structure cérébrale particulièrement sensible au stress en réponse à un isolement social. Pour cela, il est nécessaire de réaliser ces manipulations sur des animaux vivants, car le stress et le développement de cette structure cérébrale ne peuvent pas être modélisés in vitro ou in silico.

Réduction

Nous prévoyons d’utiliser le nombre minimal de souris nécessaire pour obtenir des analyses statistiques fiables et cohérentes. Nos expériences précédentes ainsi que la qualité de nos procédures basées sur des années d'expertise, nous permettront de réduire significativement le nombre d'animaux utilisés. Les animaux d'une même portée seront utilisés pour deux temps d'analyse différents.

Raffinement

Pour réduire toute souffrance liée à la chirurgie, les règles suivantes seront appliquées pour le bien-être des animaux : 1- Avant les chirurgies, un analgésique sera administré, à titre préventif afin d’éviter la souffrance post-opératoire. 2- Les chirurgies se feront sous anesthésie générale. Un suivi post-opératoire sera assuré afin d'évaluer le bien-être de l'animal par la mesure du poids, l’évaluation de l’apparence et du comportement. Des points limites stricts et précis sont définis pour détecter précocement d'éventuelles souffrances des animaux. Si l'animal est en souffrance, un analgésique sera injecté. Un soin particulier sera également accordé à leurs conditions d’hébergement.

Choix des espèces

Le modèle utilisé dans ce projet est la souris car il fait suite à un autre projet réalisé chez la souris. Dans la structure cérébrale étudiée, les neurones sont générés de la vie embryonnaire à l'âge adulte. Nous ciblerons les cellules à l'origine de ces neurones et ce à différents moments de la vie de l'animal : 1) pendant la vie embryonnaire, 2) à la naissance, 3) en période juvénile et à 4) l'âge adulte. Ces temps précis d'analyse ont été choisi en fonction de la littérature et de nos études précédentes.

Tester une thérapie génique contre les formes neurologiques de la maladie de Gaucher : 488 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour analyse de leurs organes. Les unes servent de donneuses et reçoivent cinq injections quotidiennes destinées à enrichir leur moelle en cellules souches sanguines. Les autres en reçoivent quinze, réparties en trois séries de cinq jours, plus une greffe sous anesthésie et jusqu'à trois prélèvements sanguins à l'œil. Le porteur décrit une fatigue et une perte de poids qui durent de quinze jours à trois semaines, et précise que les souris porteuses de la mutation "restent en bonne santé et ne présentent pas de troubles neurologiques graves", précisément ce que le projet vise à traiter.

Objectifs

La maladie de Gaucher est la plus fréquente des maladies dites "lysosomales". Elle touche environ une personne sur 50 000 dans le monde. Ces maladies se caractérisent par un problème dans le fonctionnement de cellules, qui n’arrivent plus à éliminer certaines substances. Ces substances s’accumulent alors et peuvent provoquer des dégâts, en particulier dans des organes comme le foie, la rate ou les os. Dans la maladie de Gaucher, ce dysfonctionnement est causé par la mutation du gène responsable de la fabrication d’une enzyme impliquée dans la dégradation des lipides. Quand cette enzyme ne fonctionne pas bien, les lipides s’accumulent dans certaines cellules. Il existe plusieurs formes de la maladie. La forme la plus courante, le type 1, touche surtout les organes internes et les os. D’autres formes, plus rares, comme les types 2 et 3, affectent aussi le cerveau. Le type 2 provoque des troubles neurologiques graves dès la naissance, et le type 3 entraîne des problèmes progressifs chez l’enfant ou l’adulte. Malheureusement, les traitements actuels ne parviennent pas à soigner ces troubles du cerveau. Ce projet vise à tester dans un modèle murin, un nouveau traitement pour les formes neurologiques de la maladie, en particulier la forme de type 3. L’idée est d’utiliser une approche de thérapie génique : on prélève des cellules souches du sang, on les modifie en laboratoire pour qu’elles produisent une version efficace de l’enzyme, puis on les réinjecte dans l’organisme. Les cellules corrigées pourront se rendre jusque dans le cerveau et y apporter l’enzyme manquante. Cela permettrait non seulement de traiter les symptômes dans les organes et les os, mais aussi d’agir sur les atteintes du cerveau.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d’évaluer l’efficacité de la thérapie génique à corriger les défauts neuronaux dans la maladie de Gaucher en restaurant l’activité enzymatique déficiente dans les cellules cérébrales. Cette approche thérapeutique pourra être ensuite appliqués à l’Humain.

Procédures

Animaux donneurs des cellules souches sanguines : - Injection en vigile (souris éveillée) une fois par jour (quelques secondes) durant 5 jours d’une molécule permettant d’enrichir la moelle en cellules souches sanguines. Animaux receveurs des greffes de cellules souches sanguines : - Injection (quelques secondes) en vigile une fois par jour pendant cinq jours d’une molécule permettant une bonne prise de greffe des cellules souches sanguines. - Greffe des cellules souches du sang : 1 injection qui ne dure que quelques secondes et qui est réalisée sous anesthésie et analgésie. - Injection (quelques secondes) en vigile une fois par jour pendant cinq jours d’une molécule permettant une bonne colonisation du système nerveux central par les cellules greffées. - 3 prélèvements sanguins maximum (quelques secondes)

Impact sur les animaux

Injections nécessaires à une bonne prise de greffe et une bonne colonisation du système nerveux central : ces injections provoquent une brève douleur ainsi qu’un stress dû à la manipulation des animaux. Par ailleurs, ils peuvent entrainer une perte de poids et provoquer une fatigue des animaux entre15 jours et 3 semaines après l’injection. Intervention pour enrichir la moelle en cellules souches sanguines: L’injection durant 4 jours provoque du stress et une douleur au moment de l’injection (quelques secondes). Injection des cellules souches sanguines : L’injection intra-veineuse de cellules souches du sang dure quelques secondes, et se fait sous anesthésie générale. Cependant, il y a un risque d’infection. Expression de l’enzyme : l’expression de l’enzyme devrait avoir un effet bénéfique. En revanche, on ne peut exclure qu’elle produise des effets secondaires non prévisibles. Prélèvement sanguin : Le prélèvement sanguin entraine un stress dû à la contention, une brève douleur à l’œil ainsi qu’un risque d’infection.

Devenir

Il est prévu d’euthanasier tous les animaux afin de pouvoir analyser différents organes et quantifier l’activité de l’enzyme étudiée et de ses substrats.

Remplacement

La prise de greffe au cours de la transplantation des cellules souches sanguines ainsi que la colonisation du cerveau par certaines cellules transplantées sont des phénomènes complexes. Il n’existe aucune méthode alternative in vitro permettant de mimer ces phénomènes et les processus physiologiques mis en jeu lors de l’’implantation, de la survie, de la différenciation et de la colonisation des cellules. La transplantation chez un modèle animal est la seule façon aujourd’hui d’évaluer la capacité des cellules souches sanguines modifiées à se loger dans la moelle osseuse, reconstituer le système sanguin à long terme, atteindre le cerveau des receveurs et exprimer la molécule thérapeutique.

Réduction

Afin de réduire au mieux le nombre d’animaux, nous évaluerons d’abord l’effet des vecteurs de thérapie génique exprimant l’enzyme étudiée dans des systèmes de culture in vitro. Seuls les vecteurs permettant la sécrétion par les cellules modifiées de cette enzyme capable d’être réabsorbée par des neurones et ne générant pas de toxicité cellulaire seront évalués in vivo. Afin que les résultats soient statistiquement significatifs tout en réduisant au mieux le nombre d’animaux utilisés pour répondre à la question scientifique posée, les logiciels ainsi que notre expérience dans le domaine de la greffe des cellules souches sanguines montre que le nombre d’animaux minimum requis est de 8 par groupe.

Raffinement

Pour limiter au maximum les nuisances sur les animaux, la greffe de cellules souches du sang sera réalisée sous anesthésie et analgésie. Suite aux injections nécessaires à une bonne prise de greffe et une bonne colonisation du système nerveux central et à la greffe cellulaire, les souris seront examinées quotidiennement et une grille de d’évaluation sera remplie. Des points limites adaptés ont été déterminés afin de mettre en place un traitement approprié ou d’envisager l’euthanasie si un des critères d’arrêt est atteint. Au bout d’un mois, les souris continueront d’être observées une fois par semaine en plus de la visite journalière des animaliers afin de continuer à remplir la grille d’évaluation et de pouvoir intervenir en cas d’effet inattendu.

Choix des espèces

Les souris ont un système sanguin très proche de celui de l’être humain. C’est pourquoi elles sont souvent utilisées pour tester des greffes de cellules souches sanguines et pour évaluer l’efficacité de nouvelles approches de thérapie génique. Dans ce projet, on utilise des souris porteuses d’une mutation qui imite la maladie de Gaucher. Elles ont un déficit de l’enzyme, comme les patients, mais elles restent en bonne santé et ne présentent pas de troubles neurologiques graves. Elles nous permettront d’évaluer si les vecteurs de thérapie génique permettent aux cellules modifiées de produire suffisamment d’enzyme, vérifier si elle est bien sécrétée, et voir si cela permet de diminuer les substances anormales qui s’accumulent dans le cerveau et les autres organes. Les expériences seront faites chez de jeunes souris adultes, afin d’être dans des conditions où la prise de greffe est optimale.

Huit prises de sang et douze ponctions de liquide cérébrospinal par un port d'accès implanté sous la peau des lombes, posé au cours d'une chirurgie de moins de deux heures : cinq macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués quatre jours après l'injection du produit testé pour prélever leurs organes. Les actes se font sur animal vigile, avec des contentions de trois à quinze minutes, et le porteur mentionne un risque rare de lésion de la moelle épinière pouvant causer une paralysie des membres postérieurs. L'objet est de vérifier si un anticorps dirigé contre les plaques amyloïdes, couplé à une molécule de transport, franchit la barrière hémato-encéphalique, en vue d'une mise sur le marché. Le porteur retient le primate pour son néocortex élargi et sa proximité génétique avec l'être humain, et des animaux jeunes parce que les macaques de plus de quatre ans altéreraient la qualité des échantillons prélevés après leur mort.

Objectifs

L’anticorps testé dans le cadre de ce projet a été développé pour cibler et éliminer les plaques β-amyloïdes impliquées dans progression de la maladie d’Alzheimer chez l’Homme. Lorsqu’il est injecté seul dans un organisme, cet anticorps n’a pas la capacité de traverser la barrière hémato-encéphalique (BHE) et ne peut donc pas atteindre sa cible située dans le cerveau. Cependant, s’il est lié à une petite molécule spécifique (non thérapeutique), il peut être pris en charge par un récepteur se trouvant à la surface des cellules endothéliales qui tapissent les vaisseaux sanguins et traverser la BHE. Le but final de ce projet est donc de déterminer si cet anticorps conjugué est capable de traverser la BHE chez le primate en étudiant son profil pharmacocinétique dans le sang, dans le liquide cérébro-spinal et sa biodistribution (notamment dans les tissus du système nerveux central). Ce projet constitue donc une étape importante et indispensable dans le processus de développement de ce candidat médicament. L’objectif scientifique de ce type d’étude n’est pas de rechercher une dose toxique. C’est pourquoi, le dosage utilisé dans ce projet est efficace pharmacologiquement mais non toxique (d’après une étude préliminaire toxicologique réalisée chez le primate).

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus de ce projet sont la validation et la mise sur le marché d’un anticorps conçu pour cibler et éliminer les plaques β-amyloïdes impliquées dans progression de la maladie d’Alzheimer chez l’Homme.

Procédures

Après deux semaines d’habituation, une chirurgie peu invasive (de moins de 2h) sera réalisée sous anesthésie et analgésie sur l’ensemble des animaux (après une mise à jeun inférieure à 16h ) afin d’implanter un port d’accès sous-cutané en région lombaire dans le but de réaliser des prélèvements de liquide cérébro-spinal (LCS) répétés au cours du projet. Des prélèvements de sang et de LCS seront réalisés avant et après administration de l’anticorps afin d'étudier son profil pharmacocinétique (au maximum : 8 prélèvements sanguins et 12 prélèvements de LCS au total). Le temps de contention nécessaire à la réalisation de ces prélèvements est compris entre 3 et 15 minutes. Les animaux recevront la molécule test par une injection unique de moins d’une minute (temps de contention d’environ 10 min) entre 7 et 14 jours après la chirurgie (selon la récupération des animaux). L’ensemble des actes techniques réalisés au cours de ce projet (prélèvements et injections) seront effectués sur animal vigile (hormis la chirurgie). Le suivi des paramètres physiologiques (poids suivi 1x/semaine et température corporelle suivie 4 fois avant administration et 4 fois après administration) tout au long du projet nécessitera une contention d’environ 5 minutes. Le projet prendra fin 4 jours après administration de l’anticorps.

Impact sur les animaux

Les administrations peuvent provoquer un stress léger, une douleur légère lors de l’injection, des ecchymoses ou des hématomes. Les prélèvements de sang et de LCS (par ponction d’un port d’accès en sous-cutanée) pourront provoquer un stress léger, une douleur légère et/ou l'apparition de réactions locales (du type hématome ou oedème léger par exemple). Les pesées et les mesures de température rectale peuvent également engendrer un stress léger chez les animaux. La chirurgie d’implantation pourra provoquer des douleurs légères ainsi que des réactions locales au niveau du site d’incision ou une infection post-opératoire. L'insertion d’une aiguille spinale dans l’espace vertébral peut provoquer des lésions de la moelle épinière pouvant causer une paralysie des membres postérieurs dans de très rares cas. L'anesthésie des animaux dans le cadre de ces interventions pourra également engendrer un stress ou une sensation d'inconfort lié à la mise à jeun (inférieure à 16h), à la procédure d'induction (contention, administration, perte de conscience...) ou lié au réveil de l'animal (risque de vomissements, perte d'équilibre...).

Devenir

À l’issue du projet, tous les animaux seront mis à mort afin de récolter leurs organes pour déterminer la biodistribution du produit.

Remplacement

Les études de pharmacocinétique et de biodistribution in vivo chez l’animal sont indispensables au développement de nouvelles thérapies. En effet, celles-ci permettent de déterminer la demi-vie de l’anticorps, l’évolution de sa concentration dans le sang et dans le LCS au cours du temps et sa la localisation dans les tissus après administration (afin de déterminer où sera distribué l’anticorps thérapeutique). Ceci ne pourrait être obtenu in vitro, car les modèles cellulaires utilisés en laboratoire restent trop simplifiés : ils ne reproduisent qu’une partie d’un organe isolée du reste du corps. Or, la biodistribution et la pharmacocinétique dépendent d’un grand nombre de facteurs qui interagissent en temps réel dans un organisme vivant complexe : le débit sanguin, les échanges entre les tissus, le fonctionnement du foie et des reins (qui métabolisent et éliminent l’anticorps), ainsi que les barrières biologiques comme celle du cerveau. Seul un organisme complet, où tous les organes sont en interaction constante, permet de suivre le trajet réel d’un anticorps et de comprendre s’il atteint efficacement sa cible.

Réduction

Le nombre d'animaux utilisé dans ce projet a été réduit au minimum sans compromettre les objectifs scientifiques du projet. En effet, 2 groupes ont été constitués pour un total de 5 animaux. Le premier groupe comprendra 2 animaux qui recevront l’anticorps seul (non couplé à la molécule permettant hypothétiquement le passage de la BHE). Ce groupe contrôle permettra de confirmer, ou non, que l’anticorps seul ne peut pas traverser la BHE. Deux animaux seront utilisés afin de pouvoir détecter une tendance dans le groupe. Le second groupe est constitué de 3 animaux qui recevront l’anticorps couplé à une petite molécule permettant le passage de la BHE. Ce groupe test permettra de déterminer si l’anticorps conjugué (candidat-médicament sous sa forme complète) est capable de traverser la BHE. 3 animaux seront utilisés car, en plus de pouvoir détecter une tendance dans le groupe, ce nombre permet de déceler toute valeur extrême, ce qui est un paramètre critique pour l’interprétation des résultats scientifiques du projet. Cette étude n’étant pas règlementaire, elle ne nécessite pas de réaliser des tests statistiques sur de grandes cohortes d’animaux.

Raffinement

Un programme d'enrichissement complet sera mis en place au sein de l'animalerie. Ce dernier comprendra des enrichissements structuraux, de la litière pour permettre aux primates de fourrager, des jouets variés faisant l'objet d'une rotation une fois par semaine, des friandises (ex: céréales, fruits secs) et des fruits et légumes frais distribués quotidiennement (cachés dans la litière ou dans des jouets distributeurs), de la musique d'ambiance diffusée pendant la journée à un volume raisonnable dans le but de réduire le stress en couvrant le bruit causé par les activités du personnel dans les salles adjacentes et en habituant les animaux à la voix humaine. Les animaux sont acclimatés à leur environnement (volières, personnel, congénères) depuis plusieurs mois et bénéficieront d’une période d’habitation (training aux actes techniques et manipulations) de deux semaines avant le début du projet. Ce programme d’habituation est associé à du renforcement positif (ex : distribution de récompenses) ce qui permettra de réduire le stress des animaux lié aux manipulations (contention, prise de sang, température rectale...). Les animaux seront suivis individuellement et bi-quotidiennement tout au long de l'étude pour détecter tout signe de stress ou de douleur. De même, le personnel veillera à garder une interaction quotidienne avec chaque animal. Les temps de repos accordés aux animaux entre les prélèvements et les volumes prélevés respecteront les recommandations éthiques en vigueur au sein de l’établissement utilisateur. Les chirurgies seront réalisées sous anesthésie et analgésie. Un traitement antibiotique et analgésique post-opératoire sera également mis en place. L’administration de l’anticorps et les prélèvements de sang et de LCS seront réalisés sur animal vigile car l'anesthésie engendre un stress et un risque plus important pour l'animal que la procédure elle-même. Cependant, une sédation pourra être envisagée en cas de besoin. Des points limites précoces ont été déterminés afin de prendre en charge toute forme de douleur ou de souffrance. En cas d’atteinte d’un de ces points, l’animal concerné sera pris en charge selon les recommandations du vétérinaire. L’arrêt du protocole sera envisagé si l’animal ne répond pas au traitement ou si son état se dégrade (sous la responsabilité du vétérinaire).

Choix des espèces

L’anticorps étudié dans ce projet ayant pour objectif d’atteindre le système nerveux central (SNC) chez l’Homme, il est important d'avoir recours à un modèle animal pertinent et prédictif. En raison de sa proximité avec l'Homme en termes de patrimoine génétique et d’organisation fonctionnelle de son SNC (notamment concernant la barrière hématoencéphalique), le primate non humain (PNH) a été retenu dans le cadre de ce projet. En effet, il est admis que les PNH présentent de nombreuses similitudes que l'on ne retrouve pas chez d'autres modèles animaux, par exemple une grande homologie de séquence d'ADN, des schémas d'expression génique similaires entre les cerveaux de macaques et les cerveaux humains (contrairement aux cerveaux de souris). Aussi les primates et les humains ont en commun un néocortex considérablement élargi et une spécialisation des zones corticales par rapport aux souris. Par conséquent, les données obtenues avec ce modèle sont communément les plus prédictives des réponses observées chez l'Homme vis à vis de cet anticorps. Des animaux juvéniles seront utilisés dans ce projet (jeunes adultes). Dans la littérature, certaines études montrent que les animaux matures (>4ans) sont statistiquement plus sujet aux anomalies liées au vieillissement pouvant affecter le système nerveux central et la qualité des échantillons prélevés et notamment les analyses post mortem. Sachant que des prélèvements d’organes seront réalisés post-mortem dans ce projet, il est préférable d’écarter au maximum ce biais lié à l’âge des animaux.

Une grille de cotation de la douleur fixe le seuil au-delà duquel un rat sera mis à mort avant terme. 80 rats porteurs d'une mutation analogue à celle de la maladie de Huntington vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Chacun subit une neurochirurgie d'environ une heure pour implanter des électrodes non amovibles, puis des enregistrements de douze à quarante-huit heures deux fois par mois pendant dix mois, des stimulations sonores mensuelles, et vit seul en cage pendant neuf mois avec un accès à la nourriture contrôlé. L'objet déclaré est de trouver des marqueurs électriques cérébraux transposables entre le rat et le patient, pour servir de test dans la mise au point de médicaments.

Objectifs

Les patients atteints de la maladie de Huntington, souffrent, en plus des symptômes moteurs et d'une altération de certaines capacités intellectuelles, de troubles du cycle veille-sommeil, ces perturbations du sommeil pouvant déjà être présentes au stade précoce (présence de symptômes avant-coureurs) de la pathologie. L'électroencéphalographie (EE) représente un outil de choix lors des tests précliniques en raison de son caractère transposable entre le rat et l’Homme car les activités cérébrales de base sont largement conservées dans l’évolution des mammifères ce qui permet donc l’application chez le rongeur d’observations faites chez le patient et inversement. Un modèle de rat porteur d’une mutation analogue à celle identifiée chez les patients atteints de la pathologie est disponible et a été caractérisé d’un point de vue comportemental. Il présente des troubles moteurs proches de ceux décrits chez l’Homme. Il est donc pertinent d’explorer les autres caractéristiques de la maladie décrites chez le patient afin de confirmer la pertinence de ce modèle dans l’étude de la maladie et la recherche de nouvelles solutions thérapeutiques. Dans ce projet, nous étudierons donc les phases de veille-sommeil et les oscillations cérébrales spontanées et évoquées dans un modèle de la maladie de Huntington.

Bénéfices attendus

La découverte et l’optimisation de nouveaux médicaments nécessite d’identifier des signes de la maladie dans le cerveau et des tests transposables entre les études cliniques et précliniques. Ils doivent permettre d’évaluer de façon fiable et robuste l’efficacité des molécules testées. Les activités électriques cérébrales sont largement conservées à travers les mammifères permettant ainsi une transposition fiable entre l’humain et le rongeur. Dans ce projet, nous utiliserons des rats modélisant la maladie de Huntington et chercherons à mettre en évidence des marqueurs de la maladie qui pourront par la suite être applicables à l’Homme et permettre de tester de nouvelles molécules thérapeutiques.

Procédures

L’ensemble des animaux de ce projet vont subir une neurochirurgie d’environ une heure, réalisée sous anesthésie générale. Les animaux seront tous soumis à des enregistrements longs (12 à 48 heures) qui seront réalisés sur l’animal éveillé de façon bimensuelle avec un intervalle minimum d’une semaine, sur une durée de 10 mois maximum. Les animaux pourront être soumis à des stimulations sonores qui seront réalisées sur l’animal éveillé une fois par mois (durée de quelques heures) sur une durée de 10 mois maximum (entre l’âge de 6 mois et de 15mois). Les stimulations sonores intermittentes dureront au maximum 2h. Les animaux sont hébergés de façon individuelle sur la totalité du projet à partir de la chirurgie (9 mois maximum). L’accès à la nourriture est contrôlé pendant la totalité du projet à l’exception des 2 semaines suivant la chirurgie.

Impact sur les animaux

Suite à la chirurgie, une diminution de l’activité locomotrice et une déshydratation passagère pourront être observées. Une douleur modérée pourra apparaître dans les heures suivant l’intervention chirurgicale. Les stimulations sonores utilisées seront limitées à une intensité en dessous de l’intensité dommageable et qui n’induit pas de réaction de stress sur les animaux. Après implantation des électrodes, les animaux seront hébergés en cages individuelles, avec un contact social réduit (plusieurs semaines) ce qui peut engendrer du stress. Des troubles de la démarche et de la coordination sont décrits dans la littérature sur cette lignée.

Devenir

Ce projet implique l’implantation de dispositifs d’enregistrement de signaux électriques du cerveau qui ne sont pas amovibles. De plus, des analyses des tissus cérébraux sont nécessaires pour compléter la caractérisation du modèle et vérifier le positionnement des électrodes les animaux doivent donc être mis à mort à la fin du projet.

Remplacement

Cette étude nécessite l'utilisation de modèles animaux car elle étudie des mécanismes physiopathologiques complexes, comme le sommeil, qui ne peuvent pas être représentés par des modèles plus simples (ex. modèle cellulaire ou informatique).

Réduction

Les études sur le long terme présentent un avantage significatif en permettant à chaque animal de servir de contrôle pour lui-même, réduisant considérablement le nombre d'animaux nécessaires par groupe. Cette approche méthodologique nous a permis de déterminer le nombre d'animaux de manière à minimiser celui-ci, tout en veillant à préserver la validité scientifique et la fiabilité des résultats des expériences menées. Afin de réduire le nombre d’animaux nécessaires à nos études, les protocoles combineront un ensemble de recueil de mesures permettant de faire un suivi et d’obtenir plusieurs informations chez le même rat.

Raffinement

Le raffinement a été appréhendé à travers les conditions d'expérimentation et d'hébergement qui sont optimisées afin de s'assurer du bien-être des animaux tout au long des procédures expérimentales. Les rats qui entrent dans ce projet ont au minimum une semaine d’acclimatation à la zone d’hébergement. Les animaux seront regroupés dans une grande enceinte lors d’une session hebdomadaire afin de favoriser les contacts. Le projet prévoit des recueils des mesures engendrant des douleurs post-opératoires modérées. Toutefois, les animaux recevront un protocole de soins post-opératoires comprenant une évaluation clinique quotidienne, des antidouleurs et des anti-inflammatoires. Une échelle de cotation de douleur basée sur des signes indicatifs de gêne sera utilisée afin d’évaluer l’état général de chaque animal et de définir le point limite, permettant ainsi de prendre le plus rapidement possible des mesures nécessaires pour préserver le bien-être de l’animal. De plus, nous appliquerons des actes expérimentaux les moins invasifs possibles aux rats testés comme le choix d’une anesthésie gazeuse (par rapport à une injection). L’état de santé des animaux sera surveillé tout au long des expériences et évalué grâce à une grille codifiant le niveau de douleur et les points limites adaptés. Cela nous permettra d’intervenir immédiatement et de manière appropriée dès le moindre signe de souffrance. La prise en compte de ces points permettra de juger du bien-être et d'éviter l'inconfort des animaux au cours de l'expérimentation de manière à garantir la qualité des résultats. Les stimulations sonores utilisées seront limitées à une intensité sonore en dessous de l’intensité dommageable.

Choix des espèces

Nous utiliserons une lignée de rats dont la mutation est similaire à celle présente chez les patients de la maladie de Huntington. Le choix de l’espèce est donc directement lié à cette similarité : la mutation de ce même gène chez l’homme et le rat induit en effet des troubles similaires dans les deux espèces. Les animaux sont manipulés au minimum à l’âge de 6 mois puisque nous souhaitons évaluer les modifications des activités électriques chez des animaux adultes. Les animaux seront gardés jusqu’à l’âge de 15 mois maximum. A ce stade, le cerveau est mature et présente des caractéristiques intéressantes pour reproduire les troubles observés chez le patient humain.

Jusqu'à vingt-six mesures d'audition sous anesthésie générale, de deux heures chacune, et treize injections à travers le tympan sur cent quatre-vingts jours : 560 souris génétiquement modifiées vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le projet teste des candidats médicaments contre la perte d'audition liée à l'âge chez des lignées qui développent une pathologie proche de la maladie d'Alzheimer, pour vérifier si traiter l'oreille ralentit le déclin cognitif. Chez ces souris, le porteur décrit des agressions plus fréquentes entre congénères, une baisse des interactions sociales et une masse corporelle réduite dès cinq à six mois. Toutes sont tuées en fin de procédure pour prélever le cerveau et l'oreille interne, et parce que leur modification génétique interdit, selon lui, tout replacement ou réutilisation.

Objectifs

Des pertes d’audition même modérées ou légères peuvent augmenter à long terme un déclin cognitif et accélérer l’évolution négative des maladies neurodégénératives. Ceci est particulièrement vrai pour les cas de démences. A ce jour on estime que 4 millions des 50 millions de cas de démences dans le monde peuvent être en relation avec une perte d’audition liée à l’âge non traitée. Les différents mécanismes qui vont entrer en interaction entre les pertes d’audition liés à l’âge et le déclin cognitif vont être les suivants : - des dysfonctionnements du métabolisme énergétique des cellules nerveuses et de certaines voies de signalisation. - la privation sensorielle prolongée qui va avoir un impact sur diverses région cérébrales et accélérer le déclin cognitif. - une occupation des ressources cognitives plus importante pour traiter l’information auditive afin de compenser la dégradation de l’audition. Ce qui va réduire la ressource disponible pour les autres fonctions cognitives supérieures. - des modifications dans la relation structure/fonction de certaines zones du cerveau. Ainsi l’activité de certaines zones du cerveau sera modifiée du fait de la perte d’audition. Or certaines des zones qui seront modifiées sont des zones qui sont importante dans le traitement de la mémoire. Donc ces modifications pourront dégrader le traitement de la mémoire car les neurones disponibles dans ces zones seront affectés au traitement de l’information auditive. Dans le cadre de ce projet nous souhaitons évaluer l’efficacité de candidats médicament des pertes d’audition dans le contexte d’une maladie neurodégénérative qui est la maladie d’Alzheimer. Nous souhaitons donc traiter les animaux contre les pertes d’audition liées à l’âge suivre l’audition des animaux sur une période de 6 mois et enfin évaluer le stade de développement de la maladie ainsi que l’efficacité du traitement sur les pertes d’audition. Ce travail sera réalisé sur plusieurs lignées génétiquement modifiées. Les différentes lignées ont été choisies car celle-ci ont déjà fait l’objet de travaux de recherche dans l’audition.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus de ce projet sont de déterminer si un traitement des pertes d’audition liées à l’âge peut permettre d’améliorer le stade de développement d’une pathologie neurodégénérative. En validant cette stratégie thérapeutique sur des modèles animaux nous pourrons poursuivre le développement de ce projet chez l’homme. L’objectif étant de ralentir le développement de cette pathologie afin d’améliorer la durée de vie en bonne santé des patients.

Procédures

Les animaux seront soumis aux interventions suivantes : -Anesthésie injectable pour réaliser les mesures d’audition chaque semaine depuis l’inclusion jusqu’à la fin de la procédure sur les 80 animaux inclus dans cette procédure. -Mesure d’audition sous anesthésie générale au maximum 26 fois sur une période de 180 jours. -Chaque mesure d’audition dure environ 2h. -Euthanasie des 80 animaux en fin de procédure. -Anesthésie injectable pour réaliser les mesures d’auditions chaque semaine depuis l’inclusion jusqu’à la fin de la procédure sur les 480 animaux inclus dans cette procédure. -Mesure d’audition sous anesthésie générale au maximum 26 fois sur une période de 180 jours. Chaque mesure d’audition dure au maximum 2h. -Traitement transtympanique sous anesthésie générale gazeuse chaque 15 jours depuis l’inclusion jusqu’à la fin de la procédure sur les 480 animaux inclus dans cette procédure. Cela représente un maximum de 13 injections sur une période de 180 jours. Chaque injection dure au maximum 45min. -Euthanasie des 480 animaux en fin de procédure.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables qui sont attendus pour ce projet : Les animaux qui vont développer la pathologie de démence vont être atteint des symptômes suivants : Des pertes d’audition liées à l’âge. Des comportements d’agression plus fréquent envers leurs congénères chez les deux sexes et une diminution des interaction sociales. Une masse corporelle réduite par rapport aux animaux contrôle à partir de 5 à 6 mois d’âge.

Devenir

A la fin de chacune des procédure les animaux sont euthanasiés. Tout d’abord afin de collecter les tissus du cerveau et de l’oreille interne afin de réaliser des analyses pour évaluer l’efficacité du traitement et pour évaluer le stade de développement de la maladie d’Alzheimer. De plus cette euthanasie est justifiée car les animaux sont génétiquement modifiés donc ils ne peuvent pas faire l’objet d’un replacement ou d’une réutilisation dans un autre projet.

Remplacement

Le recourt à l’animal de laboratoire est nécessaire dans ce projet car nous souhaitons évaluer le bénéfice d’un traitement de l’audition dans le développement d’une maladie neurodégénérative. Ceci ne peut pas être réalisé sur des culture de cellules ou d’explant puisque nous étudions la synergie entre deux pathologies. Toutefois les candidats médicaments que nous allons tester ont été préalablement sélectionné par rapport à leurs effets positifs dans des modèles vitro, ex-vivo voir même in vivo.

Réduction

Afin de limiter les effectifs un calcul d’effectif est réalisé en amont. Ce calcul d’effectif a été en considérant le seuil d’audition comme variable principale. Ce calcul a été fait pour rechercher l’effectif nécessaire par groupe pour une amélioration de 20 décibels ou plus (en fonction de la fréquence) du seuil d’audition par rapport aux groupes contrôles.

Raffinement

Le contenu de ces études intègre les impératifs éthiques tels que : les modalités d’administration et de prélèvement, d’hébergement et d’enrichissement du milieu spécifique pour chaque espèce étudiée. Mais aussi la prévention de toute douleur, détresse ou inconfort chez l’animal. Lors des procédures d’anesthésie de plus de 15minutes les animaux sont placés sur des tapis chauffants. Une hydratation par administration de sérum physiologique est mise en place après les anesthésies qui vont avoir une durée supérieure à 30 minutes. Des protocoles d’analgésie adaptés sont mis en place lorsque nécessaire par exemple pour les exsanguinations sous anesthésie générale avec laparotomie. Pour la réalisation des injections transtympaniques nous utilisons des endoscopes de très petite taille avec des aiguilles de très petite taille de diamètre afin de limiter la taille de la perforation du tympan. De plus lors de ces administrations répétées nous allons pouvoir vérifier l’apparition d’une inflammation de l’oreille externe ou le développement d’une otite de l’oreille moyenne. Mise en place de points limites précoces et adaptés. comme par exemple :l’absence prolongée de toilettage, tremblements, perte de poids …

Choix des espèces

Les lignées génétiquement altérées qui développent la pathologie neurodégénérative qui concernent ce projet n’existent que chez la souris. Les animaux seront tous des jeunes adultes ceci afin de démarrer les procédures avant le développement de la pathologie neurodégénérative. En fin d’expérimentation les animaux auront 8 mois d’âge afin d’arriver au stade précoce ou médian de développement de la maladie d’Alzheimer chez ces souches de souris.

3 060 souris vont être utilisées sur cinq ans, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune reçoit deux administrations orales espacées de 48 heures, subit un conditionnement par la peur de sept minutes puis une réexposition de cinq minutes, donne deux à trois prélèvements de sang à l'état vigile et finit par une chirurgie sans réveil pour prélèvement du cerveau. Les retombées annoncées pour le stress post-traumatique et la maladie d'Alzheimer sont renvoyées au long terme, l'objet immédiat restant de décrire le rôle des cellules gliales dans la mémorisation. Les souris qui atteignent un point limite sont tuées et servent alors, selon le porteur, à des mises au point expérimentales.

Objectifs

La mémorisation et l’apprentissage reposent sur la "plasticité" des circuits neuronaux, c’est-à-dire la capacité à remodeler, réorganiser, les connexions entre les neurones. Cette plasticité est importante au quotidien, voire pour la survie. En effet, reconnaître des contextes dans lesquels on s’est senti précédemment menacé permet d’avoir un comportement adapté si on y est réexposé. Un défaut de cette mémoire entraîne un risque de s’exposer à des situations dangereuses, mais un excès peut conduire à une anxiété disproportionnée dans un contexte ne ressemblant qu’approximativement à celui où l’on a été en danger (c’est le stress post-traumatique). Inversement, la capacité à mémoriser est altérée dans certaines maladies comme celle d’Alzheimer. Il est donc important de connaître les facteurs régulant la plasticité des circuits neuronaux, afin de comprendre pourquoi elle est perturbée dans des situations pathologiques, et d’imaginer comment le prévenir ou y remédier. L’objectif de ce projet est d’étudier, chez la souris, de nouveaux mécanismes permettant la plasticité et donc la mémorisation. Le rôle des neurones dans la mémoire est bien établi, mais d’autres cellules du cerveau, les cellules gliales, pourraient favoriser la plasticité neuronale, c’est-à-dire les remaniements des connexions qui permettent de mémoriser un événement, une situation. L’hypothèse au cœur de ce projet est que lors de l’apprentissage, les propriétés des cellules gliales changent, ce qui a un impact sur leur interaction avec les neurones et favorise la mémoire. Pour tester cette hypothèse, nous avons besoin d’étudier les modifications des cellules gliales lors de la formation de la mémoire, chez des animaux normaux, et chez des animaux dans lesquels ces cellules gliales sont altérées.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à étudier les mécanismes de la mémoire. Voici les retombées possibles : 1) Nous étudierons comment on mémorise une situation de danger, parfois excessivement. C’est un modèle pour étudier le trouble de stress post-traumatique (TSPT), qui est reconnu comme un problème de santé mentale par les psychiatres. Le TSPT peut toucher des personnes ayant connu des traumatismes dans l’enfance, des catastrophes naturelles, ou des situations violentes et/ou très anxiogènes (la moitié des personnes témoins ou endeuillées par les attentats de 2015 ont présenté un TSPT dans les mois qui ont suivi). Certaines professions (pompiers, soignants, militaires) sont particulièrement à risque à cause d’expositions fréquentes à des situations dramatiques. Les manifestations sont diverses : peur intense, pensées intrusives, hypervigilance... Non pris charge, cela perturbe fortement la qualité de vie des personnes, perturbe leur travail, diminue leur insertion sociale, et peut conduire à des idées suicidaires dans les cas extrêmes. Ce modèle permet aussi d’étudier les processus de mémorisation en général. Les résultats que nous obtiendrons pourront donc aussi servir à long terme pour la recherche sur les troubles de la mémoire dans la maladie d’Alzheimer, qui atteint 1 personne de plus de 75 ans sur 6 en France. 2) Nos expériences vont apporter de nouvelles connaissances sur le rôle des certaines cellules et molécules, qui sont ciblées par des médicaments (anti-dépresseurs, neuroleptiques, psychostimulants…). Nos résultats pourraient donc aussi permettre, à long terme, de mieux comprendre les effets positifs ou indésirables de ces médicaments sur la mémoire, et donc d’améliorer, pour les êtres humains, leur prescription et leur utilisation.

Procédures

Dans ce projet, les animaux doivent recevoir un composé pharmacologique, par voie orale, en 2 prises espacées de 48h. Chaque administration sur animal vigile dure moins de 30 secondes. Au minimum 4 semaines plus tard, les animaux vont être soumis à un test de mémoire. Cela nécessite une phase d’apprentissage qui dure 7 minutes, suivie quelques heures ou jours plus tard (selon les lots), d’une phase de test pendant 5 minutes. Par ailleurs, pour vérifier le niveau de stress chez les animaux, nous devons doser dans le sang des marqueurs comme la corticostérone. Pour ce faire, nous devons prélever quelques gouttes de sang sur les animaux vigiles. Le geste dure moins d’une minute. Les animaux seront prélevés 2 ou 3 fois selon les lots, et les prélèvements sont espacés d’une semaine au minimum. A la fin de l’expérience, une chirurgie sans réveil sous anesthésie et analgésie est réalisée. Ce geste dure moins de 5 minutes.

Impact sur les animaux

Lors de l’administration d’un composé pharmacologique par voie orale, il y a un stress lié à la contention de l’animal, un risque de blessure de l’animal au niveau de l’œsophage lors des gavages, et un risque mineur de « fausse route ». Pour le test de mémoire, on réalise un conditionnement par la peur, qui génère donc un stress modéré. Ensuite, on réexpose l’animal au même environnement, ce qui induit une anxiété qui se manifeste par une immobilité, et que l’on quantifie pour déterminer le niveau de mémorisation. Lors des prélèvements de sang, il y a un risque d’hématome ou d’hémorragie si l’animal a un problème de coagulation. Lors de l’anesthésie/analgésie, il y a un risque de détresse respiratoire, comme effet secondaire possible des produits employés comme la kétamine.

Devenir

Nous devons euthanasier les animaux à l’issue de la procédure pour pouvoir prélever leurs organes (ici, le cerveau) et réaliser des analyses qui sont nécessaires à la compréhension des mécanismes de mémorisation.

Remplacement

Ce projet vise à étudier les modifications des cellules gliales lors d’un apprentissage. En préparation et en parallèle de ce projet sur l’animal éveillé, nous faisons des expériences sur des cultures primaires de cellules, pour des mises au point ou pour tester des hypothèses. Cependant, l’apprentissage et la mémorisation, comme le test pour déterminer le niveau de mémorisation, reposent sur le comportement de l’animal, qui doit être éveillé et pouvoir bouger ou rester immobile, et se servir de ses sens (vue, toucher…). Au niveau cérébral, il s’agit d’un phénomène complexe faisant intervenir plusieurs types de cellules, ce qu’on ne peut pas modéliser fidèlement ni in vitro ni in silico. Le travail sur l’animal éveillé est donc indispensable pour comprendre comment les processus de mémorisation. De plus, il est nécessaire d'utiliser un modèle animal mammifère afin d’obtenir des résultats transposables à l'Homme car les structures cérébrales impliquées et étudiées (ex : l’hippocampe) ne sont pas présentes chez les invertébrés. La souris représente un modèle de choix car le fonctionnement du cerveau et les tests comportementaux que nous allons utiliser sont bien caractérisés. L’autre avantage du modèle souris est qu’il existe des lignées génétiquement modifiées qui permettent d’invalider ou d’exprimer des gènes pour étudier leur rôle.

Réduction

Afin de déterminer le nombre minimal d’animaux pour obtenir des résultats significatifs et reproductibles, une analyse statistique a été effectuée et a permis d’estimer qu’il faut prévoir une douzaine d’animaux de chaque sexe (soit 24 animaux) par groupe expérimental. Si l’on réduit trop le nombre d’animaux, on perd en « puissance statistique », c’est-à-dire qu’on risque de ne pas pouvoir détecter des différences, et de conclure par erreur à une absence d’effets. De plus, nous devons prévoir des animaux pour ajuster les protocoles, car même si les expériences ont déjà été réalisées au laboratoire précédemment, il est important de refaire des expériences test pour que les nouveaux expérimentateurs amenés à faire l’expérience se familiarisent avec les différentes étapes. Cela permet que les expériences avec les animaux d’intérêt se déroulent au mieux et que les résultats soient fiables, donc au total cela limite les répétitions et le nombre d’animaux utilisés. En tout nous estimons l’utilisation de 3060 animaux sur 5 ans.

Raffinement

Conditions d’hébergement : Les conditions sont conformes à la réglementation pour l’espèce concernés (température constante entre 20 et 24 degrés avec un éclairage circadien, hébergement en groupes sociaux de 5 individus maximum et présence dans chaque cage d’un à deux enrichissements de nidification). Procédures : Les expérimentateurs sont sensibilisés à l’importance du bien-être animal, à la fois pour les animaux et pour la qualité des résultats. Les manipulations des animaux sont donc réalisées en limitant au maximum (durée et intensité) la douleur et/ou le stress. Avant chaque geste, l’état général de l’animal est vérifié afin de s’assurer qu’il est compatible avec la poursuite de l’expérimentation. Les administrations et prélèvements sont effectués conformément aux bonnes pratiques vétérinaires. En ce qui concerne la perfusion intracardiaque, afin de réduire les nuisances, les animaux seront injectés avec l’anesthétique et l’analgésique dans une pièce séparée de la salle de perfusion, et apportés dans la salle juste pour la perfusion, après avoir vérifié leur état de sédation par pincement de la patte. Points limites : Le bien-être des animaux sera surveillé quotidiennement conformément aux règlementations, et de manière particulièrement rapprochée après les administrations, les tests comportementaux, et les prélèvements de sang. Des critères d'arrêt sont définis si une souffrance ne peut pas être soulagée. La détection d’une possible souffrance est basée sur un suivi quotidien, de sorte à administrer un traitement adapté si besoin, et à sortir un animal de l’étude en cas d’atteinte des points limites. Notamment, en cas de douleur manifeste ou blessure les animaux seront euthanasiés par une chirurgie sans réveil. Ils ne seront alors pas forcément utilisés pour l’étude en elle-même mais pourront être utilisés pour des mises au point expérimentales.

Choix des espèces

La souris est un organisme modèle de choix pour les études sur le cerveau et la mémoire car en tant que mammifère son système nerveux a des similarités importantes avec l’homme. De plus, elles peuvent apprendre des tâches complexes, et on peut analyser leur comportement finement. Cette espèce est bien connue comme modèle pour étudier la mémoire. De plus, il existe dans cette espèce des lignées modifiées génétiquement, qui permettent d’étudier le rôle de certains gènes et de certaines cellules de manière précise. On peut en effet invalider, muter, des gènes particuliers dans des cellules précises, et à des stades de développement particuliers. Dans notre étude, pour étudier la mémoire, nous étudierons des animaux dont le développement aura été normal, mais dans lesquels on aura induit des modifications à l’âge adulte (4 semaines après la naissance au moins). Cela nous permet d’élever les animaux dans un état où les modifications génétiques sont silencieuses, sans effet, jusqu’au moment de l’expérience.

Une chirurgie crânienne de trente à quatre-vingt-dix minutes implante des fibres optiques dans le cerveau de 1 018 souris, dont une partie subit en plus une lésion destinée à reproduire la maladie de Parkinson. Toutes sont tuées par perfusion intracardiaque, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Entre les deux, elles enchaînent pendant trois à douze semaines des tests moteurs, cognitifs et émotionnels, l'un d'eux imposant une restriction alimentaire. Le porteur écrit que les animaux "ne présentent pas de signes de souffrance ni stress après réveil de l'anesthésie", tout en décrivant l'administration préopératoire d'un morphinique puissant, un anti-inflammatoire pendant au moins trois jours et trois semaines d'hébergement en pièce de post-chirurgie chauffée.

Objectifs

L’objectif du projet est de comprendre comment les dysfonctionnements les circuits neuronaux qui contrôlent la motricité volontaire contribuent au développement de la maladie de Parkinson. Nous utilisons une panoplie d'outils de pointes pour contrôler l’activité des circuits neuronaux avec la lumière chez le modèle souris et évaluer les effets bénéfiques potentiels de la restauration de l’activité sur l’expression des symptômes moteurs et non-moteurs de la maladie.

Bénéfices attendus

La stimulation électrique cérébrale profonde de certaines structures cérébrales qui contrôlent la motricité volontaire est aujourd’hui largement utilisée pour le traitement des symptômes moteurs de la maladie de Parkinson. Ce projet de recherche devrait permettre une meilleure compréhension de la physiopathologie de la maladie de Parkinson et pourrait aboutir au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques de modulation plus efficaces et mieux tolérées ciblant les symptômes moteurs et non-moteurs de la pathologie.

Procédures

Les lots d’animaux soumis à l’étude en condition normale seront soumis à 1) une chirurgie sous anesthésie générale profonde réalisée une seule fois (durée 30-90 min selon le type d’intervention) pour exprimer des protéines sensibles à la lumière et pour implantater des fibres optiques, 2) une batterie de tests comportementaux pour évaluer les effets de la manipulations des circuits neuronaux sur les fonctions motrices, cognitifs et émotionnelles (3-12 semaines d’analyse avec 1 à 5 jours séparant deux test comportementaux successifs durant 4-60 min chacun), 3) une restriction alimentaire temporaire lors d’un test cognitif de flexibilité comportementale et 4) une mise à mort par perfusion intracardiaque (5-6 min) pour mener des analyses cellulaires complémentaires post-mortem. Les lots d'animaux soumis à l’étude en condition lésionnelle, seront exposés aux mêmes interventions mais subiront lors de la procédure chirurgicale une lésion du circuit neuronal atteint dans la maladie de Parkinson.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues causées par les différents actes sur les animaux :douleur post opératoire minorée par des antalgiques, perte de poids et une hypoactivité locomotrice (cas des animaux parkinsoniens) et stress léger lié à la restriction alimentaire temporaire, la manipulation et l’exposition aux tests comportementaux.

Devenir

Mise à mort à la fin de la procédure pour les analyses post-mortem qui sont sont indispensables pour vérifier la qualité de la lésion et les localisations des fibres optiques au niveau des structures d’intérêt.

Remplacement

Ce projet de recherche repose sur la modélisation de déficits comportementaux chez la souris qui ne peuvent être abordés via l’étude d’organismes modèles moins évolués, ou à fortiori des outils moléculaires in-vitro. La maladie de Parkinson fait intervenir des mécanismes physiopathologique complexes impliquant une dérégulation d’un vaste réseau de structures cérébrales nécessitant l'utilisation de modèle d'animaux pouvant reproduire les symptômes de cette maladie. La perte progressive des neurones induite par la lésion s’accompagne d’une réorganisation fonctionnelle des circuits neuronaux du cortex et des structures qui sous-tendent le développement de la maladie de Parkinson. De fait, il est nécessaire d’évaluer l'impact de ces manipulations sur l’ensemble de ces réseaux. Ce type de recherche intégré et invasif ne peut pas être fait chez l’être humain et les cultures cellulaires ne peuvent y répondre.

Réduction

Nous nous efforçons d’utiliser le moins d’animaux possible (optimisation des conditions d’élevage, des croisements etc.), tout en veillant à ce que le nombre d’animaux utilisé soit représentatif. Ce projet, d'une durée de cinq ans, nécessitera l'utilisation de 1018 souris mâles et femelles adultes, réparties en plusieurs procédures (n= 10 à 16/groupe expérimental en fonction du type d’étude). Il repose sur l’utilisation d’une procédure lésionnelle et des tests comportementaux robuste et largement validés par la communauté scientifique internationale, ce qui permet d’utiliser le minimum d’animaux nécessaire pour obtenir des données fiables. Cependant, l’effectif des groupes prévu pourra être réduit quand des effets robustes sont obtenus avec des petits groupes et il n’est pas nécessaire d’augmenter les effectifs comme prévu initialement.

Raffinement

La chirurgie pour modéliser la condition parkinsonienne et l’implantation des fibres optiques a été optimisée pour réduire la durée de l’opération et minimiser la souffrance grâce à notre expérience depuis de nombreuse années dans ce type d’expérimentation. La chirurgie est réalisée sous anesthésie profonde et les principaux paramètres vitaux (température, fréquence respiratoire) sont également contrôlés tout au long de la chirurgie. Afin de diminuer la douleur, un analgésique morphinique puissant à action prolongée est administré en préopératoire. En complément, un analgésique anti-inflammatoire est administré par précaution en début et fin d'opération pour anticiper l’apparition d’éventuelles douleurs et hydrater l’animal puis en postopératoire pendant au moins 3 jours, la durée de traitement dépendant de la réponse observée. Les animaux ne présentent pas de signes de souffrance ni stress après réveil de l’anesthésie. Le personnel animalier et expérimentateurs s’assurent d’une bonne récupération postopératoire des animaux. Une grille d’évaluation clinique est mise en place pour évaluer des signes de souffrance ou mal-être potentiels des animaux. Pendant la période post-opératoire des trois semaines, les animaux sont hébergés dans la pièce de post-chirurgie chauffée à 25°C, et le rythme des visites est augmenté (2 visites par jour). Après la période de récupération post-opératoire, les animaux sont remis dans leur pièce d’hébergement habituelle à l’animalerie et ne sont manipulés par l’expérimentateur en charge qu’après une période de réhabituation d’une à deux semaines. Ils sont hébergés en petits groupes (2 à 4) dans des cages individuellement ventilées, avec eau et nourriture à volonté. Ils ont à leur disposition de la litière foisonnante (diminuant le stress de l’animal et facilitant sa thermorégulation) ainsi que des bûchettes en peuplier et des tubes en PVC pour favoriser le bien-être et l’interaction sociale. L’analyse comportementale est réalisée chez les animaux vigiles qui ne doivent pas être stressés pour ne pas compromettre leurs performances. Pour cela, ils sont manipulés quotidiennement 3 à 4 jours avant le début des tests comportementaux et familiarisés à la connexion des fibres optiques pour s’habituer à se mouvoir dans les différents environnements sans stress.

Choix des espèces

L’utilisation de la souris est justifiée car elles représentent le modèle expérimental de choix pour étudier les mécanismes physiopathologiques des maladies mentales. Le recours aux souris génétiquement modifiées est indispensable dans le contexte de ce projet à cause de l’absence d’outils pharmacologiques permettant de cibler sélectivement des sous-populations neurones spécifiques dans le cerveau. Comme pour tous nos travaux précédents, nous utiliserons des animaux adultes âgés à partir de 10 semaines. 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