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Effets transgénérationnels de traitements anti-épileptiques chez la souris
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
2 650 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures allant de l'anesthésie sans réveil à un niveau de souffrance modéré. Le protocole prévoit une injection quotidienne d'antiépileptique dès deux semaines avant l'accouplement et jusqu'à la fin de l'allaitement, l'implantation d'électrodes dans le crâne sous anesthésie pendant une à six heures, puis des séances d'enregistrement tête fixée montant progressivement jusqu'à trois heures, en hébergement individuel. Le bénéfice annoncé, mieux choisir les traitements antiépileptiques chez la femme enceinte, reste une perspective. Le porteur écrit qu'aucune étude ne montre que les altérations développementales reproduites chez ces souriceaux soient douloureuses, et conclut que le fonctionnement cognitif ne peut être modélisé ni in vitro ni in silico.
Objectifs
Le traitement de l'épilepsie par l'acide valproïque (VPA) pendant la grossesse est clairement associé à des effets délétères sur le développement cérébral du fetus. L'implication potentielle de mécanismes épigénétiques soulève également la possibilité d'effets transgénérationnels, comme cela a été démontré chez la souris avec l'expression d'un phénotype autistique sur 3 générations suivant le traitement de femelles gestantes. Dans un tel contexte, il est essentiel de déterminer la toxicité prénatale éventuelle des différents traitements anti-épileptiques. L'objectif de notre projet est donc de caractériser les effets délétères et transgénérationnels potentiels des 3 drogues anti-épileptiques les plus prescrites durant la grossesse, ainsi que du VPA considéré comme le traitement de référence pour les effets toxiques attendus. La compréhension de ces mécanismes sera utile pour la sélection et le développement de traitements anti-épileptiques chez la femme enceinte.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus de notre projet sont une meilleure compréhension des effets délétères et transgénérationnels potentiels des drogues anti-épileptiques prescrites durant la grossesse. Ces connaissances favoriseront la sélection et le développement de traitements anti-épileptiques chez la femme enceinte, ainsi qu'une meilleure compréhension du fonctionnement cérébral et de ses pathologies, notamment neurodéveloppementales telles que retard mental et autisme, ce qui représente un intérêt sociétal considérable.
Procédures
Les animaux seront soumis à 6 types d'intervention, sur une durée totale de 2 à 4 semaines : traitement pharmacologique (1 injection par jour, démarrage 2 semaines avant l'accouplement et jusqu'à la fin de l'allaitement); procédures chirurgicales (implantation, sous anesthésie, d'électrodes ou d'une barre miniature pour enregistrement chez l'animal vigile), d'une durée de 1 à 6h suivie d'une période de récupération d'au moins une semaine; procédure d'enregistrement sur l'animal vigile libre, d'une durée de 7j, ou en mode tête-fixée, par sessions quotidiennes de quelques minutes au départ (période d'acclimatation d'1 à 2 semaines) puis progressivement jusqu'à 2 ou 3h (période d'apprentissage et d'entrainement, sur 1 à 2 semaines); procédure d'enregistrement sur l'animal anesthésié, d'une durée de 3 à 6h; et enfin anesthésie terminale pour prélèvement du cerveau, procédure d'une durée de 30 à 60 min, au cours de laquelle l'animal est mis à mort.
Impact sur les animaux
Le traitement pharmacologique par injection intra-péritonéale (1 injection par jour, démarrage 7j avant le premier accouplement) représente un stress physique et psychologique léger. Les procédures chirurgicales (implantation d'électrodes ou d'une barre miniature sur l'os cranien), d'une durée de 1 à 6h, sont effectuées sous anesthésie générale et donc sans douleur ni inconfort. L'acte chirurgical n'est associé à aucune perte de fonction. La récupération post-chirurgicale est accompagnée de traitement analgésique (démarré dès avant l'acte chirurgical), ce qui limite la douleur à un niveau modéré. La procédure d'enregistrement sur l'animal vigile libre ou en mode tête-fixée n'est associée à aucune douleur particulière. En plus de l'hébergement individuel (isolement), compensé par un enrichissement de l'environnement et des interactions quotidiennes avec l'expérimentateur, l'inconfort lié à la fixation de la tête (perte de liberté de mouvement) est modéré car mitigé par les interactions avec l'expérimentateur (handling, enrichissement comportemental lié à la tâche) et par une habituation très progressive (sessions quotidiennes de quelques minutes au départ). Les procédures d'enregistrement sur l'animal anesthésié et de prélèvement du cerveau sont effectuées sous anesthésie générale sans réveil, complétée par un traitement antalgique, et donc sans aucune perception de la part de l'animal.
Devenir
Tous les animaux sont mis à mort. Ceci est indispensable pour caractériser l'état histologique du cerveau et pour s'assurer de la localisation des électrodes (identifiée par un marqueur florescent, le DiI) après les enregistrements in vivo.
Remplacement
L'étude des propriétés des circuits neuronaux impliqués dans la cognition nécessite l'observation et la manipulation de systèmes neuronaux intacts, et ne peut donc se faire que sur le cerveau issu de l'animal vivant. Il est en effet à ce stade de nos connaissances impossible de modéliser de façon réaliste le fonctionnement cognitif in vitro ou in silico. Nous avons opté pour l’utilisation de la souris car elle présente le meilleur équilibre entre les bénéfices (accessibilité expérimentale et pertinence par rapport aux pathologies chez l'homme) et les dommages escomptés (souffrance liées aux conditions d'élevage ou d'expérimentation dont actes chirurgicaux, perfusion transcardiaque ou mise à mort en cas d'atteinte de point limite).
Réduction
Seules les expériences absolument indispensables ont été prévues, nous avons évité la répétition inutile d'études antérieures, et le protocole expérimental est soigneusement préparé. Une difficulté notable dans le calcul a priori du nombre d'animaux nécessaire est que les variables étudiées sont nouvelles, et leurs paramètres statistiques par conséquent inconnus. Notre estimation du nombre d'animaux est basée sur la littérature du domaine. Le nombre d'animaux retenu dans notre protocole, nécessaire pour garantir un pouvoir statistique suffisant pour chacune de nos expériences réalisée avec un taux de succès de 50%, est ainsi de 20 par lot expérimental. Toutefois, les animaux sont préparés par petites séries de 4 ou 5 et les résultats analysés au fur et à mesure, ce qui permet d'ajuster le nombre final d'animaux utilisés, la procédure s'arrêtant dès que le nombre de 10 expériences réussies par groupe est atteint.
Raffinement
Les dommages en termes de souffrance animale sont minimisés par les conditions d'élevage (cages collectives et enrichies de carré de coton jusqu'à la chirurgie et autant que possible après), le suivi des règles de l'art pour les interventions chirurgicales (aseptie, anesthésie et antalgie), le suivi régulier (quotidien dans les periodes péri-opératoires) des animaux par le chercheur responsable et par le personnel animalier (définition de points limites de bien être général qui déclenchent soins particuliers, voire euthanasie, selon leur gravité). Les animaux utilisés sont des souris exposées directement (in utero) ou indirectement (de parents ou grands-parents exposés in utero) à un traitement antiépileptique. Ce modèle a pour but de reproduire les altérations développementales des circuits neuronaux potentiellement exprimées chez l'homme de façon transgénérationnelle suite à un traitement anti-épileptique pendant la grossesse. Toutefois, aucune étude à notre connaissance ne montre que les troubles associés au développement des circuits neuronaux dans les modèles que nous utilisons soient douloureux pour l'animal, et le phénotype n'est pas considéré comme dommageable.
Choix des espèces
Nous avons opté pour l’utilisation de la souris car cette espèce présente des similitudes neuronales et cognitives suffisantes pour assurer la pertinence des investigations menées par rapport au cerveau humain. Elle est également une espèce de choix pour modéliser les pathologies cérébrales concernées par cette étude, représentant un bon équilibre entre les bénéfices (disponibilité d'outils de biologie moléculaire, de génétique et de pharmacologie, facilité d'élevage, pertinance par rapport aux pathologies chez l'homme) et les dommages escomptés (souffrance liées aux conditions d'élevage ou d'expérimentation). En outre, une quantité de données considérable dans le domaine des Neurosciences Cognitives a été obtenue avec cette espèce, ce qui nous permet une comparaison des résultats obtenus et une minimisation du nombre d'animaux utilisés en s'appuyant sur des données publiées par d'autres équipes et obtenues à l'aide de protocoles expérimentaux similaires. Les animaux utilisés seront de façon générale de jeunes adultes (8-16 semaines), car c'est la tranche d'âge qui donne les meilleurs résultats (meilleure récupération post-chirurgicale, enregistrements plus faciles sur cerveau jeune du fait des propriétés physiques de la dure mère et du tissu cérébral probablement moins myélinisé) tout en permettant une expérimentation sur un système nerveux qu'on considère mature, et en minimisant autant que possible la durée d'élevage en condition d'animalerie de laboratoire. Mais dans la mesure où les conséquences attendues des traitements sont potentiellement neurodéveloppementales, un groupe d'animaux immatures (âge P10) sera également inclus dans les procédures d'enregistrements électrophysiologiques en conditions tête-fixée et anesthésié.
Étude de la rythmicité circadienne du plexus choroïde et de sa contribution à la maladie d’Alzheimer et au vieillissement prématuré du cerveau.
- Recherche appliquée
- Diagnostic des maladies
- Troubles immunitaires
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
- Système nerveux
Une partie des 2 040 souris est uniquement anesthésiée profondément puis vidée de son sang, sans jamais se réveiller, l'opération durant une trentaine de minutes. Les autres subissent une injection dans le cerveau au cours d'une chirurgie de trente minutes à une heure, puis quatre semaines plus tard des tests comportementaux, cinq injections quotidiennes et un prélèvement de liquide céphalorachidien avant d'être tuées à leur tour, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur indique que leur génotype leur donne, à partir de six mois, un comportement dépressif, une sociabilité réduite et de l'anxiété. Il écrit avoir envisagé les organoïdes mais conclut qu'ils ne développent pas les signatures cellulaires observées, et écarte la drosophile, le nématode et le poisson zèbre au motif que leur barrière cérébrale diffère de celle des mammifères.
Objectifs
La maladie d'Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative mortelle associée au vieillissement, qui touche 30 à 50 % des personnes de plus de 85 ans. Certains traitements existent pour les maladies neurodégénératives, mais leur efficacité est limitée et de nouvelles approches thérapeutiques sont nécessaires de toute urgence. Des recherches récentes suggèrent qu'une dérégulation circadienne augmente les probabilités de développer la maladie, et les zones d’interface entre sang et cerveau sont connus pour être fortement régulés par le rythme circadien. Les zones d’interface entre sang et cerveau constitue l'une des frontières séparant le cerveau de la périphérie. Elles sont situées dans chacun des quatre ventricules du cerveau et sont adjacentes aux zones impliquées dans la production des neurones. Structurellement, les zones d’interface entre sang et cerveau sont composés d’un réseau de vaisseaux sanguins fenêtrés entourés d’une variétés de cellules. Les principaux rôles physiologiques des zones d’interface entre sang et cerveau sont la production de liquide céphalo-rachidien, qui débarrasse le cerveau des déchets métaboliques et des agrégats de protéines, et la production et le passage contrôlé du sang vers le cerveau de diverses molécules de signalisation, dont des hormones et des facteurs qui ciblent les neurones. Les molécules sécrétées par ces zones façonnent l’activité cérébrale, par exemple en modulant la production de neurones, ce qui les rend cruciales pour l’équilibre du cerveau. Des travaux préliminaires sur l’expression des gènes circadiens de ces zones ont révélé que les oscillations rythmiques sont clé dans l’organisation de son activité, qui est encore modifiée par le sexe, le vieillissement et le contexte pathologique (en particulier la maladie d’Alzheimer). Ces recherches ont également suggéré la présence d'une signature cellulaire. Notre objectif est d'étudier comment la régulation circadienne et, en particulier, un certain programme façonnent la trajectoire du vieillissement cérébral et le cours du développement de la maladie d’alzheimer dans des modèles murins.
Bénéfices attendus
Le cerveau flotte dans le Liquide céphalo rachidien (LCR), un liquide qui joue un rôle clé dans son entretien). Des recherches antérieures ont démontré que les changements liés au vieillissement dans la composition et le flux du LCR favorisent le vieillissement cérébral et la neurodégénérescence et que leur inversion peut inverser certaines caractéristiques du vieillissement cérébral et les propriétés et le flux du LCR sont étroitement contrôlés par l’épithélium du plexus choroïde. Des travaux antérieurs et nos données préliminaires ont montré que la fonction du plexus choroïde dépend de manière critique du rythme circadien, du sexe, de l’âge et de l’état de la maladie (en particulier de la MA). Plus précisément, en utilisant la transcriptomique, nous avons constaté que chez les jeunes souris, nous avons observé une signature neuroépithéliale dépendante du rythme circadien et nos analyses informatiques ont prédit sa dépendance à deux facteurs de transcription compétitifs. Donc, nous visons à étudier les facteurs possibles responsables de l'induction de la signature et l'impact de la modification des programmes circadiens au niveau du plexus choroïde sur le plexus choroïde,
Procédures
Certaines souris subiront uniquement une exsanguination sous anesthésie profonde et analgésie.Certaines souris subiront uniquement une exsanguination sous anesthésie profonde et analgésie; de l'injection de l'analgésie à l'exanguination complète, cette procédure prend environ 30 minutes. D’autres souris seront soumises à une injection dans le cerveau (une procédure chirurgicale) sous anesthésie générale et analgésie (durée de la procédure : 30 min à 1h sur adulte), suivie deux mois plus tard de 5 injections et un échantillonnage du liquide céphalorachidien sous anesthésié avant l'exsanguination. Les injections réalisées ne prennent que quelques secondes. Certaines souris seront soumises à une injection dans le cerveau (une procédure chirurgicale) sous anesthésie générale et analgésie (durée de la procédure : 30 min à 1h sur adulte). Quatre semaines après chirurgie, les animaux seront impliqués dans des tests de comportement non invasifs (trois tests d'une durée de 1 à 3 jours, avec un jour de repos entre les tests.). Après, les souris recevront 5 injections (une par jour pendant 5 jours). Le jour de la mise à mort, les souris recevront 4 injections et un échantillonnage du liquide céphalorachidien sous anesthésié avant l'exsanguination. Certaines souris recevront une injection supplémentaire. Les injections réalisées ne prennent que quelques secondes. Certaines souris recevront cinq gavages (un tous les deux jour). Quatre semaines après chirurgie, les animaux seront impliqués dans des tests de comportement non invasifs (trois tests d'une durée de 1 à 3 jours, avec un jour de repos entre les tests). Après, les souris recevront 5 injections (une par jour pendant 5 jours). Le jour de la mise à mort, les souris recevront 4 injections et un échantillonnage du liquide céphalorachidien sous anesthésié avant l'exsanguination. Certaines souris recevront une injection supplémentaire. Les injections réalisées ne prennent que quelques secondes.
Impact sur les animaux
Les chirurgies pourraient générer un stress, une douleur légère et de l’inconfort de courte durée (2-3 jours). Les injections par voie-intrapéritonéale pourront générer une douleur légère de courte durée. Peu de stress à l’animal. Les souris étudiées peuvent présenter un comportement dépressif, un comportement social diminué et des comportements anxieux à partir de 6 mois en raison de leur génotype.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure pour la dissection des tissus afin de répondre aux questions scientifiques posées dans cette proposition
Remplacement
Notre objectif est d'étudier comment les cellules du programme circadien de certaines zones d’interface sang/cerveau agissent sur le cerveau dans des conditions physiologiques et dans la maladie d'Alzheimer. Il n'existe pas de modèle in vitro ou ex vivo qui rende compte de la complexité d'un organisme ou d'un tissu avec ses composantes tissulaires et focntionnelles. Des animaux plus simples comme la drosophile, Caenorhabditis elegans ou le poisson zèbre ne peuvent pas non plus être utilisés car la physiologie de la barrière cérébrale de ces animaux est très différente de celle des mammifères. Nous avons envisagé la possibilité d'utiliser des organoïdes, mais à notre connaissance, ils ne développent pas les signatures cellulaires que nous avons observées in vivo et dans des explants.
Réduction
Nous souhaitons étudier les interactions entre les programmes circadiens au niveau des zones d’interface sang/cerveau et du cerveau. Les quantités d'animaux (2040 au total) utilisés pour mener à bien notre projet sont établis en tenant compte de notre expérience antérieure et de tests statistiques. Toutes les souris seront utilisées pour mesurer plusieurs résultats d'étude. Nous prévoyons pour chaque groupe, 14 animaux à analyser ; le sexe des animaux peut influencer les phénotypes observés, des mâles et des femelles seront inclus (7 mâles et 7 femelles). Des expériences en triple seront réalisées pour obtenir des résultats robustes. Selon le nombre de groupes comparés : 4 groupes comparés (par exemple sains vs. Maladie d’alzheimer et traités vs. contrôle) : les nombres proposés (7 individus par groupe) devraient nous permettre d'obtenir des résultats significatifs.
Raffinement
Les procédures décrites visent à réduire au maximum l'inconfort des animaux. Toutes les interventions seront réalisées sous anesthésie générale et analgésie sur un tapis chauffant sur lequel ils seront maintenus pendant et quelques heures après le réveil. Les interventions sur les adultes peuvent provoquer des douleurs modérées pendant la cicatrisation qui seront prévenues par une injection d’analgésique, 30 min avant l'intervention, 6 heures après, puis toutes les 12 heures pendant 48 heures en cas de douleur. Un analgésique sera aussi appliqué sur les zones à inciser et un autre sera également ajouté après l'intervention dans l'eau de boisson pendant la cicatrisation. Pour améliorer la prise alimentaire, un gel alimentaire sera ajouté dans les cages en post chirurgie ainsi que le renforcement de l’enrichissement. La récupération des animaux après leur chirurgie sera surveillée régulièrement et nous suivrons les signes et les points limite définis. Les procédures décrites sont conçues pour minimiser l'inconfort des animaux. De plus, les modifications génétiques peuvent être associés à une anxiété accrue chez la souris, pour limiter l’inconfort de ces animaux, leur suivi sera assuré selon une liste de signes cliniques et des points limites spécifiques et précoces. Dès l’apparition d’un signe clinique, nous multiplierons l’enrichissement (plus de coton, un igloo) et, le cas échéant, nous chaufferons les cages avec des chaufferettes si l’animal montre des signes d’hypothermie. Des aides alimentaires (type gel hydrique) et une réhydratation sous-cutanée avec de la solution saline seront mises en place au besoin. Si un animal atteint le score limite, il sera mis à mort.
Choix des espèces
La souris est l'espèce la plus utilisée en laboratoire pour l'étude de la physiologie des mammifères. De nombreuses souris transgéniques et outils de modifications génétiques sont disponibles, permettant d'étudier les fonctions précises de gènes et de voies sélectionnés. De plus, la souris permet l’analyse des capacités cognitives au cours d’expériences comportementales. Les souris permettent de travailler avec la meilleure efficacité́ possible tout en offrant une représentation certes imparfaite mais néanmoins proche de la pathologie humaine. Nous avons donc choisi ce modèle pour mener notre étude de certains facteurs agissant sur le cerveau, en condition physiologique et au cours du vieillissement. Nous utiliserons des souris jeunes adultes (8-12 semaines) pour étudier la physiologie de l'activité circadienne du plexus choroïde. Dans certaines procédures, nous ferons vieillir les souris jusqu'à 12 mois pour étudier l'interaction des voies circadiennes avec la neurodégénérescence. Au cours du développement typique de la maladie d’alzheimer chez la souris, les premiers signes de pathologie sont la formation de plaques dans le cerveau, à partir de 3 mois, ainsi que des différences comportementales dans les capacités d'apprentissage et de mémoire, qui sont évidentes entre 6 et 11 mois chez les souris. Cet âge peut varier en fonction du microbiote et du sexe. Pour capturer ces fenêtres de progression de la maladie, nous induirons la modification génétique chez les souris à l'âge de 2 mois et surveillerons la progression de la maladie en termes de capacité cognitive à 6, 8, 10 et 12 mois. Nous nous attendons à ce que les modifications génétiques accélèrent ou ralentissent la courbe du déclin cognitif chez ces souris.
Etude de l’effet d’un traitement par RST-01 dans un nouveau modèle chronique de trouble de stress post-traumatique chez la souris
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
Soumises à une stimulation électrique produisant un stress intense, puis ramenées quatre fois à ce même épisode pendant quatre minutes à chaque séance, 765 souris développent les symptômes recherchés d'un trouble de stress post-traumatique. Elles passent ensuite une série de tests comportementaux de cinq à quinze minutes et subissent plusieurs prélèvements sous contention, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère. L'objet est de tester un dérivé de la mémantine contre ce trouble, puis de le comparer à la fluoxétine et à la sertraline, sans que les tests comportementaux employés soient nommés. Toutes sont tuées à la fin pour prélever tissus et fluides.
Objectifs
En 2024, 3,9 % de personnes sont atteintes de Trouble de Stress Post-Traumatique (TSPT) dans le monde selon l'Organisation Mondiale de la Santé dont 2 femmes pour 1 homme. Pour réduire les symptômes de ce trouble, de nombreux anti-dépresseurs sont utilisés. C'est le cas de la Kétamine qui a révélé des effets positifs chez des patients atteints de TSPT. Cependant elle a pu aussi mettre en avant chez le patient des effets secondaires important tels que des effets dissociatifs. D'autres molécules sont actuellement utilisées pour lutter contre la dépression telle que la Fluoxetine et la Sertraline. La recherche pharmacologique explore donc activement d'autres pistes, la première d'entre elles étant de mettre au point des molécules similaires mais avec un bénéfice pharmacologique plus actif et sans effets secondaires. Une des pistes de traitement s'articule autour d'un dérivé direct de la Mémantine qui a eu des effets positifs sur des modèles de TSPT. Une question essentielle pour envisager le développement clinique de ce composé est de bien comprendre les spécificités et les conséquences pharmacologiques de ce traitement dans le TSPT. Ce projet a pour objectif de valider un nouveau modèle de TSPT chronique basé dans le but d’étudier la robustesse de l’induction de symptômes de TSPT chez la souris. Des marqueurs biologiques spécifiques du TSPT seront également analysés afin de caractériser le modèle. Une fois le protocole validé, le but sera de traiter les animaux avec ce dérivé à différentes doses et de la comparer dans un deuxième temps à la Fluoxetine et la Sertraline. Les marqueurs spécifiques qui reflètent la présence du TSPT dans le cerveau des souris seront analysés afin de déterminer si le traitement par ce dérivé de la Mémantine est susceptible de les modifier.
Bénéfices attendus
Le projet a pour but de valider un nouveau modèle de TSPT chronique et de révéler un effet positif de ce dérivé de la Mémantine sur les symptômes chronique de TSPT comparé aux molécules actuelles, et ainsi de faire progresser le développement pré-clinique d'un traitement plus efficace que celui utilisé aujourd'hui. A ce jour il n’existe aucun traitement pour le TSPT. Seuls les symptômes associés comme la dépression sont pris en charge. Il est donc important de trouver un traitement efficace suite à l’échec de la Kétamine en clinique.
Procédures
Les animaux seront soumis à un test de comportement suivi de 4 rappels afin d’induire les symptômes de TSPT (durée moyenne : 4-5min par test). Puis une série de plusieurs tests de comportement pour évaluer les différents symptômes de TSPT développés sera réalisée (durée moyenne : 5-15min par test). Plusieurs prélèvements sous contention seront effectués (durée : moins de 5 min). Une anesthésie générale sera réalisée pour effectuer des prélèvements sur l'animal (durée : moins de 15 min) puis lors de la mise à mort un prélèvement sera effectué.
Impact sur les animaux
Afin d’induire les symptômes de TSPT, certains animaux seront soumis à une stimulation électrique produisant soit un stress intense ou léger. Puis des séances de rappels seront réalisées pour réactiver ces éléments, produisant un stress léger à modéré pendant 4 minutes/rappel. Durant ces expériences, des prélèvements de sang auront lieu et engendreront un stress léger et sans lésion à l'animal. A la suite du protocole d’induction de TPST, plusieurs tests de comportement auront lieu, tests qui engendreront un stress léger de 5 à 15 minutes. Après ces tests de comportement, une anesthésie générale sera effectuée.
Devenir
Les animaux seront mis à mort à la fin de la procédure afin de récolter les tissus et fluides pour analyse et ainsi déterminer l’impact du traitement sur les marqueurs de la pathologie de TSPT.
Remplacement
L’utilisation de modèles murins pour ce projet est indispensable car ces modèles sont le seul recours «in vivo» pour mîmer les symptômes pathologiques du TSPT et rechercher des biomarqueurs associés. En effet pour mîmer le TSPT chez l'humain et mesurer les différents paramètres évoluant lors de ce stress, certains points tels que le stress encouru, les impacts sur la mémoire, l'anxiété, la sociabilité, la perception douloureuse mais aussi le contexte de l'évènement traumatique (odeur, lieu) et les rappels de cet évènement ne peuvent être effectué que sur des modèles "in vivo".
Réduction
Les analyses statistiques adaptées aux données générées permettront de limiter le nombre d'animaux à 16 par groupe et par sexe pour obtenir une puissance statistique suffisante pour les analyses de variances. Tous les tests comportementaux sont effectués sur les mêmes lots de souris pour limiter le nombre d'animaux utilisés. Nous avons mis des options en fonction des résultats obtenues dans le but de réduire au maximum l’utilisation d’animaux pour notre étude.
Raffinement
Nous avons mis une option en fonction des résultats obtenues sur la perception douloureuse dans le but de réduire au maximum l’utilisation d’animaux pour notre étude mais surtout de s’assurer du bien-être de nos animaux. Les animaux sont habitués à l'expérimentateur lors de 3 séances de manipulation de 5 minutes par souris avant le début des expériences. Les animaux ayant subi un stress intense développent un phénotype anxieux mais on s’attend à ce que celui-ci soit modéré. Il sera révélé lors des différents tests comportementaux mais ne se traduit pas par des symptômes spontanés dans la cage d'hébergement. Si une altération de l'état est observée, une grille de score est utilisée pour identifier les points limites et déterminer la conduite à tenir.
Choix des espèces
Afin de refléter les symptômes du TSPT, la souris reste à ce jour un des modèles se rapprochant au plus près de l'humain et dont les capacités de mémoire, de stress, d'anxiété, de sociabilité et de perception douloureuse peuvent être étudiées en laboratoire. Les expériences débuteront sur des animaux de 10 semaines, âge adulte des souris.
Evaluation comportementale et neurochimique des effets de nouvelles entités pharmacologiques dans des modèles d’autisme chez la souris.
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
5 060 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré à sévère, dont 3 360 en gravité sévère. Des femelles gestantes reçoivent une injection destinée à faire naître une descendance présentant des symptômes proches de l'autisme, puis sont tuées après le sevrage parce qu'elles ne développent pas elles-mêmes ces troubles. Leur descendance passe jusqu'à quinze tests comportementaux en cinq mois, avec jusqu'à vingt heures de jeûne, vingt-trois jours de cage individuelle, une exposition à une lumière et un bruit forts, et des stimuli aversifs douloureux. Seules 900 souris, celles qui n'ont reçu aucun traitement et ne sont approchées par les autres que lors des tests de sociabilité, seront réutilisées ailleurs, le porteur affirmant que la complexité des troubles autistiques impose le recours à des modèles in vivo.
Objectifs
Les Troubles du Spectre Autistique (TSA) sont considérés comme des maladies du développement du système nerveux qui se manifestent dès la petite enfance. Ces pathologies se traduisent par des troubles du comportement, de l’interaction sociale, par des problèmes de communication, qui ne sont pas systématiquement associés à des retards intellectuels. Afin de chercher des pistes thérapeutiques contre les TSA, il est nécessaire de passer par des modèles animaux. Cependant, aucun modèle animal ne récapitule l’ensemble des symptômes des TSA, c’est pourquoi nous utiliserons 4 modèles souris dans ce projet. Notre objectif sera donc de tester par des études comportementales (évaluation de l’anxiété, compulsivité, sociabilité, mémoire… des souris) et/ou neurochimiques (évaluation des contenus en différents neurotransmetteurs dans le cerveau des souris) de nouvelles molécules issues de notre centre de recherche sur ces modèles souris de TSA. Nous utiliserons deux modèles d’autisme induits pendant la gestation, et deux modèles génétiques, avec en particulier un modèle du syndrome de l’X Fragile qui portera la même mutation que chez l’humain, et qui entraîne un TSA chez 10 à 30% des patients.Ce projet nous permettra ainsi de mener 50 études (chaque étude permettant de tester l'efficacité de 3 candidats médicaments ou de 3 doses d'un même candidats) sur 5 ans dans nos 4 modèles d'autisme.
Bénéfices attendus
A court terme, les procédures mises en œuvre permettront de caractériser les différents modèles d’autisme chez la souris et d’évaluer la capacité de nouvelles entités pharmacologiques à moduler les symptômes autistiques observés. A long terme, ce projet permettra de générer des données scientifiques pré-cliniques indispensables au processus de développement de nouveaux candidats médicaments, notamment avant le passage en phase de tests cliniques.
Procédures
Des souris femelles gestantes vont recevoir une unique injection d’un produit pharmacologique afin d'obtenir une descendance présentant des symptômes proche des troubles du spectre autistique. La détermination des symptômes autistiques chez les souris se fera grâce à une série de tests comportementaux (activité locomotrice, sociabilité, anxiété, compulsivité, mémoire…). Ces tests seront d’une durée maximale de 30 minutes par animal et par jour, et dans la limite de 15 tests sur 5 mois. La majorité des tests se fera sur une seule journée, avec un seul test par semaine, et au maximum une même souris sera testée sur 5 jours consécutifs. Une administration de candidats médicaments sera effectuée avant chaque test, avec dans la majorité des tests une seule administration par semaine, pouvant aller jusqu’à 4 par semaine dans le cas d’un test. Les délais d’administration avant les phases de test seront de 0 à 4h. Pour chaque administration une courte contention de quelques secondes sera nécessaire. Pour un test impliquant une dérogation de la mise à jeun, les animaux seront mis à jeun pendant maximum 20h. Dans un autre test impliquant une dérogation à l’hébergement, les souris seront hébergées en cages individuelles pendant une période maximale de 23 jours (incluant une phase d’habituation aux conditions expérimentales d’au moins 7 jours).
Impact sur les animaux
Parmi les effets indésirables attendus sur les souris, on aura le stress de la courte contention le temps de l’administration de produits, qui pourra également causer une courte et légère douleur dans le cas d’une injection. Un test de comportement nécessitera que les souris soient hébergées en cages individuelles, ce qui est source de stress pour les souris qui sont des animaux sociaux. Cependant, l'enrichissement sera maintenu (appareil de nidification...) ainsi que le contact visuel, olfactif et auditif avec les congénères afin de limiter ce stress. D’autres tests comportementaux utilisés pour caractériser les symptômes autistiques de nos modèles souris pourront par ailleurs induire d’autres types de stress brefs de durées maximales inférieures à 30 minutes. De plus, dans le cadre d’un protocole spécifique, les souris pourront être soumises à une courte période de restriction alimentaire. Pour un autre protocole, la lumière et le bruit ambiant seront forts pour motiver la recherche d’un refuge dans un labyrinthe, et seront donc source de stress chez les animaux. De plus, un protocole comprend des stimuli aversifs qui sont susceptibles de causes une douleur passagère chez les rongeurs.
Devenir
Les femelles ayant reçu un traitement pharmacologique durant la gestation sont mises à mort après sevrage des petits. En effet, ces femelles ne peuvent pas être incluses dans les procédures car elles ne développent pas de troubles autistiques. A la fin de tous les tests comportementaux et neurochimiques toutes les souris appartenant à nos 4 modèles autistes sont mises à mort, puisqu’une analyse des contenus en neurotransmetteurs dans leur cerveau (nécessitant une mise à mort) pourra être réalisée dans le cadre d’une procédure de ce projet, et si ce n’est pas le cas elles ne pourront être réutilisées.. Seules les souris utilisées comme stimulus social (et n’ayant subi aucun traitement) dans un de nos tests comportementaux pourront être réutilisées dans d’autres projets au sein du centre de recherches.
Remplacement
L’objectif de ce projet est d’évaluer les effets de nouvelles entités pharmacologiques sur les troubles du spectre autistique dans le cadre du développement de nouveaux médicaments. La nature des troubles du spectre autistique mettant en jeu des processus complexe et intégré qui requière la mise en place de modèles in vivo afin de pouvoir apporter des données comportementales et une efficacité potentielle d’un candidat médicament.
Réduction
Un effectif minimum de 16 souris par groupe expérimental est prévu pour la robustesse des tests statistiques, au vu de la variabilité attendue du comportement des rongeurs dans nos tests comportementaux. Ces tests statistiques nous permettront en effet de déterminer pour chaque expérience s’il existe bien une différence entre notre groupe contrôle et notre/nos groupe(s) traités avec des composés pharmacologiques.
Raffinement
Les animaux sont hébergés en groupe dans des cages adaptées à l’espèce avec la présence d’enrichissement (tunnel, igloo, appareil de nidification…) et avec accès illimité à l’eau et à la nourriture. Seule un test comportemental nécessite un hébergement en cages individuelles des souris et toujours avec un enrichissement maintenu et un contact visuel et olfactif avec des congénères. Autant que possible, les animaux seront placés de manière transitoire dans des cages de transfert individuelles après l’administration des produits et/ou le test afin de réduire le stress induit par le replacement de l’animal au sein de ses congénères. Lors du change des cages hebdomadaire, les animaux font l’objet d’un suivi par l’expérimentateur avec entrée des observations (et des éventuelles action prises) dans une base de données. Les membres de la SBEA (Structure Bien-Etre Animal) effectuent une observation mensuelle de tous les animaux.. Le raffinement sera aussi obtenu grâce au recours à des procédures les moins invasives possibles ainsi qu’à une familiarisation des animaux aux procédures expérimentales (période d’habituation aux pièces et aux dispositif, phase de familiarisation aux manipulations...). De plus, des points limites adaptés (impliquant l'arrêt des expériences sur l'animal concerné), suffisamment prédictifs et précoces, ont été définis afin de limiter la douleur des animaux à son minimum.
Choix des espèces
La souris est déjà grandement caractérisée d’un point de vue comportemental et neurochimique et possède un système nerveux suffisamment évolué pour envisager raisonnablement une extrapolation à l’homme de certains résultats. De nombreux parallèles existent en effet entre les caractéristiques comportementales étudiées chez la souris et les caractéristiques du comportement humain. Cette espèce est la plus couramment utilisée pour évaluer les troubles du spectre autistique. De plus, la souris est une espèce pour laquelle il est possible d’avoir des effectifs permettant d’avoir une robustesse des résultats statistiques, et pour laquelle les quantités nécessaires de lots de recherche synthétisés par la chimie sont minimes. Dans deux de nos modèles d’autisme induits pendant la gestation, les injections de produits se font entre le 9ème et le 15ème jour de gestation, d’après les données de recherche qui suggèrent qu’ils s’agit d’une fenêtre critique pour l’induction des symptômes autistiques dans la descendance. Les études comportementales et/ou neurochimiques menées sur la descendance dans ces deux modèles, mais également dans nos deux modèles génétiques de l’autisme, se feront sur des souris jeunes adultes à partir de 7 semaines (animaux sevrés depuis plus de 3 semaines et suffisamment âgés pour avoir un comportement social élaboré).
Evaluation de l’efficacité thérapeutique de la délivrance intracérébrale de deux molécules thérapeutiques par ultrasons dans un modèle murin de la sclérose latérale amyotrophique
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
Porteuses d'un gène humain de sclérose latérale amyotrophique, ces souris développent d'elles-mêmes des troubles de la marche, une perte de poids et une dysfonction intestinale. 208 d'entre elles vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère. Chaque animal passe quatorze fois le rotarod et quatorze fois le test d'agrippement, et reçoit dix injections intraveineuses sous anesthésie générale par cathéter caudal, à raison de deux par semaine pendant cinq semaines. La mise à mort sert à prélever le cerveau et à y doser les molécules délivrées par ultrasons.
Objectifs
La sclérose latérale amyotrophique (SLA), aussi connue sous le nom de maladie de Charcot, est une maladie neurodégénérative de l’adulte. Elle se caractérise par un nombre d’échecs importants d’essais cliniques. Une des raisons à ces échecs est certainement due à la présence de la barrière hémato-encéphalique (BHE), une barrière physique et métabolique qui isole le cerveau du reste de l'organisme, et qui donc réduit ou empêche l’accès des médicaments au cerveau. Notre projet a pour objectif de développer une stratégie provoquant l'ouverture transitoire de la BHE puis la libération contrôlée d’un médicament dans le cerveau. Pour cela nous utiliserons un mélange de grosses et de petites gouttes (contenant le médicament), sensibles à des ultrasons. Ces gouttes seront administrées par injection intraveineuse à des souris modèles de la maladie de Charcot. L'activation par ultrasons des grosses gouttes induira l'ouverture de la BHE faisant alors passer du sang au cerveau les petites gouttes restées intactes. Puis, une autre séquence d’ultrasons différente de la première induira dans le cerveau la libération du médicament hors des petites gouttes.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus de cette étude sont la validation d’une nouvelle stratégie non-invasive de délivrance intracérébrale de molécules thérapeutiques visant à traiter la SLA, stratégie visant à augmenter la disponibilité de ces molécules au sein du cerveau pour in fine augmenter leur efficacité thérapeutique.
Procédures
Des tests de la fonction motrice et de la force motrice seront réalisés (5 min par test) ainsi qu’une pesée des souris (moins de 1min par pesée). Ces test et pesées seront effectués 2 fois/semaine à partir de la 6ème semaine de vie jusqu’à la fin du traitement, soit pendant 7 semaines. Chaque animal effectuera chaque test 14 fois au total : 14 fois le test Rotarod, 14 fois le test d’agrippement et 14 pesées. L’injection intraveineuse du mélange de gouttes sera réalisée sous anesthésie générale 2 fois par semaine (< 15 min par injection) pendant 5 semaines, soit un total de 10 traitements par animal.
Impact sur les animaux
Les souris modèles de la SLA développent spontanément des symptômes moteurs (troubles de la marche) et une perte de poids. Ce modèle développe également une dysfonction intestinale, pour cette raison une alimentation gélifiée leur est fournie. Les nuisances attendues liées aux actes expérimentaux réalisés sur les animaux sont les suivantes : -Contention des animaux lors des tests comportements et des pesées : le stress induit est limité par l’intervention de personnels compétents et formés. -Pose d’un cathéter caudal pour l’injection intraveineuse de gouttes en solution. Direct : Douleur associée à une injection et prévenue par anesthésie générale. -Anesthésie. Direct : Stress lié à la préhension et à la contention. Indirect : effets liés à l’anesthésique, à savoir baisse de la température corporelle prévenue par le placement de l’animale sur un tapis chauffant (Durée < 30 min)
Devenir
Les souris seront euthanasiées afin de prélever les organes, dont le cerveau, pour le dosage des médicaments.
Remplacement
Dans une première approche expérimentale, nous avons réalisé des expériences in-silico (informatique) et in-vitro (cultures cellulaires) qui nous permettent d’affiner et d’optimiser nos procédures. Cependant, les résultats obtenus nécessitent une validation in-vivo (dans un modèle animal de la maladie de Charcot). Par conséquent, le modèle animal ne peut pas être substitué par un autre modèle (étude in-vitro ou in-silico).
Réduction
Le nombre de groupes de souris à étudier et le nombre de souris par groupe ont été déterminés sur la base de notre objectif scientifique, des plans expérimentaux prévus, de tests de puissance statistiques et de nos études antérieures sur cette thématique de recherche. Concernant la procédure 1, dont le but est de valider la possible délivrance intracérébrale par ultrasons de deux médicaments dans le cerveau de souris modèle de la SLA, elle comportera 9 groupes de souris, dont beaucoup de groupes contrôles. Chaque groupe contrôle et expérimental sera constitué de seulement 12 souris (6 mâles et 6 femelles), car l’objectif est de mesure une concentration de médicaments libérés dans le cerveau. Nous pouvons nous attendre à une certaine homogénéité de résultats au sein de chacun des groupes. Concernant la procédure 2, dont le but est de mesurer l’efficacité thérapeutique de cette nouvelle stratégie de délivrance, elle comportera seulement 5 groupes de souris (car moins de groupes contrôles nécessaires). Par contre chaque groupe contrôle et expérimental nécessitera plus de souris, à savoir 20 souris par groupe (10 mâles et 10 femelles), car l’objectif est de réaliser des mesures comportementales (motricité, force). Nos études précédentes sur ce modèle SLA nous indique probablement une plus groupe hétérogénéité des résultats au sein de chacun des groupes.
Raffinement
Les animaux seront surveillés pluriquotidiennement par les responsables du projet et les animaliers pendant l’intégralité de l’étude. Les souris seront sous anesthésie générale lors de chaque expérimentation afin de limiter le stress et la douleur. Elles seront placées sur un tapis chauffant (prévention de l’hypothermie) et surveillées constamment (température, ventilation, coloration des muqueuses, monitoring des fonctions cardiorespiratoires) durant l’anesthésie. De plus, nous procèderons à une surveillance accrue lors de la phase de réveil faite dans la cage d’hébergement pour limiter le stress. Nous mettrons une feuille d’essuie-tout dans la cage sur la litière pour poser les animaux afin d’éviter que la litière colle sur la peau des animaux au niveau du site d’application du gel échographique. Une surveillance accrue (toutes les 2 heures pendant 8 heures) sera également réalisée après délivrance des molécules thérapeutiques par sonoporation. La douleur des animaux sera évaluée quotidiennement afin de détecter au plus tôt une éventuelle souffrance animale selon des critères d’apparence physique et de critères d’activité. A ces critères s’ajouterons deux fois par semaine des mesures de poids et d’activité motrice. Cette évaluation complète de l’ensemble des points limites gradés sera réalisée 2 fois par semaine. Les animaux, après la phase d’acclimatation, seront habitués à être sortis de leur cage et à être manipulés. Le stress généré par la contention nécessaire à l’induction de l’anesthésie sera réduit par la manipulation d’un personnel formé et compétent, et notamment en restreignant le nombre de personnes différentes. Les souris modèles de la SLA développant aussi des troubles de motilité intestinale liés au développement de la maladie, de la nourriture gélifiée sera également mise à disposition dès le stade présymptomatique. Du fait des problèmes locomoteurs attendus chez ces animaux, un accès à l'eau et à la nourriture sera disponible à hauteur du sol pendant toute la durée de l'étude.
Choix des espèces
A ce jour, la communauté scientifique dispose de très peu de modèles animaux de la SLA correctement caractérisés. Des souris transgéniques, portant un gène responsable de SLA chez l’humain, présentent les caractéristiques recherchées pour notre projet, à savoir une apparition des 1ers symptômes moteurs à l’âge adulte et une dégénérescence des neurones moteurs, caractéristiques de cette maladie neurodégénérative. Les souris seront reçues à leur 5ème semaine de vie. Ce stade de développement permettra d’intégrer des animaux dans nos groupes à un stade où les symptômes moteurs ne sont pas encore présents.
Rôle de l’inflammation dans la comorbidité entre le Trouble de Déficit d’Attention avec ou sans Hyperactivité (TDAH) et Douleur Chronique chez le rongeur
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
Rats : 330
Une injection dans la plante d'une patte arrière déclenche une douleur qui peut durer jusqu'à six semaines, accompagnée d'évitement, d'anxiété, d'anhédonie, de perte de poids et de troubles du sommeil. 330 souris et 330 rats vont être utilisés sur cette base, dans des procédures classées en gravité sévère. La sensibilité douloureuse est ensuite mesurée sur une plaque dont la température varie de 5 à 55 °C, puis par des filaments appliqués six à huit secondes sur la patte blessée jusqu'au retrait vif, pendant que la grille de surveillance annoncée cote les vocalisations spontanées, l'automutilation et les contractions du visage. Tous les animaux sont tués à la fin, le résumé donnant pour seule raison des "études ex-vivo".
Objectifs
Le Trouble de Déficit d’Attention avec ou sans Hyperactivité (TDAH) est un trouble du neurodéveloppement qui survient dès l’enfance et perdure dans la plupart des cas à l’âge adulte. Il est caractérisé par la présence de troubles de l’attention, d’impulsivité et d’hyperactivité, et par la présence de nombreux troubles comorbides complexifiant à la fois son diagnostic et sa prise en charge. La douleur chronique est un de ces troubles comorbides avec des études rapportant une prévalence pour la douleur chronique de 80% chez les sujets avec TDAH, et à l’inverse, des travaux qui montrent que 73% des sujets avec douleurs chroniques présenteraient un TDAH. L’objectif général de ce projet est de mieux comprendre les bases neurobiologiques de la comorbidité entre TDAH et douleur chronique en testant l’hypothèse de l’implication de la neuroinflammation. Dans de précédentes études, il a été montré qu’un modèle de souris de TDAH bien caractérisé sur le plan comportemental présente une sensibilisation à la nociception suite à l’induction d’un modèle de douleur chronique impliquant une inflammation périphérique. L’objectif spécifique de ce projet est d’explorer le rôle de la neuroinflammation dans ces mécanismes de sensibilisation à la nociception par imagerie non invasive et métabolomique dans deux modèles animaux de TDAH et d’évaluer l’impact d’un traitement utilisé chez le patient TDAH, le méthylphénidate.
Bénéfices attendus
Les résultats de ce projet vont permettre de mieux comprendre les différences d’activité et de connectivité cérébrale pouvant être à l’origine de troubles attentionnels, d’impulsivité et d’hyperactivité, de tester l’hypothèse du rôle de la neuroinflammation dans la comorbidité TDAH / douleur chronique comme supporté par des données acquises in vitro, et d’évaluer et comprendre un potentiel effet du méthylphénidate dans ce contexte. Ces effets seront évalués en parallèle sur le plan comportemental par collaboration avec un autre institut. L’ensemble de ces résultats nous permettra d’affiner nos connaissances sur cette pathologie et peut d’être d’ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques dans la prise en charge des patients.
Procédures
2 injections en intrapéritonéale de 30 secondes du radiotraceur. Deux inductions d'1min d'anesthésie gazeuse pour l'induction et 2 imageries de 30 min sous anesthésie gazeuse. 1 injection intraplantaire 30 secondes. Tests comportementaux : 2 à 4 jours après injection intraplantaire pendant 30 min. 1 injection intraplantaire 30 secondes. Tests comportementaux : 2 à 4 jours après injection intraplantaire pendant 30 min. Deux inductions d'1min d'anesthésie gazeuse pour l'induction, deux poses de cathéther de 10min pour injection intra-veineuse . 2 injections en intraveineuse de 30 secondes du radiotraceur.
Impact sur les animaux
La manipulation avant l'anesthésie entraine un léger stress chez l'animal. La mise à jeun de l'animal (inférieur à 15h) peut engendrer du stress. La contention nécessaire à l'induction de l'anesthésie rajoute une source de stress supplémentaire. Une douleur au point d'injection du radiotraceur peut être ressentie. Un hématome au niveau de la queue à la pose ou au retrait du cathéter peut apparaitre. Une injection intraptéritonéale peut provoquer de la douleur. La nuisance liée à cette souche de rat est une augmentation de l’élévation de la pression artérielle chez ces animaux. Le modèle de douleur chronique induit de fait une douleur sur la plante du pied d’une patte arrière qui peut durer jusqu’à 6 semaines. Des répercussions sont possibles sur le comportement des rongeurs : Augmentation des comportements d’évitement et anxieux, anthédonie, perte de poids, troubles du sommeil. Nuisances de l’injection du méthylphénidate : une douleur au point d’injection en intrapéritonéal peut être ressentie quelques heures. Nuisance des tests comportementaux : les animaux sont placés sur une plaque dont la température n’induit initialement aucune nociception. Nous ferons varier progressivement la température de cette plaque avec des valeurs comprises entre 5°C et 55°C. Pour le second test, les animaux sont placés dans une cage dont le plancher est muni d’un filet métallique maillé. Une série de monofilaments, avec des forces croissantes allant de 0.04g à 4g sont utilisés pour délivrer une pression mécanique sur la patte postérieure. Chaque filament est appliqué pendant 6 à 8 secondes. La réponse douloureuse est caractérisée par un retrait vif de la patte.
Devenir
Les animaux seront euthanasiés pour des études ex-vivo.
Remplacement
A ce jour, aucune méthode in vitro ni in silico n’est disponible pour répondre à la problématique posée. En effet, notre étude vise à étudier l’organisme vivant dans son intégralité. Seules les études chez l’animal peuvent reproduire la complexité de l’ensemble des processus physiopathologiques dans leur intégralité.
Réduction
Les effectifs sont calculés et optimisés de manière à utiliser un minimum d’animaux tout en conservant une grande puissance statistique. Il faut également que la taille d’effectif soit suffisante pour tenir compte de la variabilité inter-individuelle. L’imagerie permet d’utiliser un même animal pour différentes conditions optimisant la quantité d’animaux nécessaire pour l’étude. Nous utiliserons 2 espèces animales, avec un total 660 animaux sur 5 ans soit 330 souris et 330 rats pour répondre à nos objectifs.
Raffinement
Les conditions d’élevage seront optimales au regard des normes en vigueur avec enrichissement du milieu (papier absorbant, cabanes, et/ou tubes). Les animaux seront hébergés une semaine avant l’initiation des expériences. Ils seront observés quotidiennement. Des habituations à l’imagerie seront réalisées au minimum 3 jours avant la réalisation du protocole d’imagerie afin d’habituer les animaux à la salle d’expérimentation et son environnement. Il en sera de même pour les expériences de comportements. Une surveillance accrue d’une semaine sera réalisée pour suivre chaque animal. Les expérimentateurs donneront une récompense à l'animal après les injections. Les imageries seront réalisées sous anesthésie gazeuse. Durant toutes les expérimentations d’imagerie, les animaux seront maintenus dans un lit thermorégulé et un monitoring de la température corporelle sera réalisé à l’aide d’une sonde mise en place sous le ventre de l’animal. De plus, un monitoring respiratoire sera opéré à l’aide d’un capteur relevant la fréquence respiratoire. Une protection oculaire sera appliquée. Des points limites gradés seront évalués, 4 facteurs seront estimés au cour de la surveillance des animaux: 1/ la posture sera mesurés; normal (score 0), manque de toilettage (score 1), pelage terne (score 2), dos arrondi (score 3); 2/ l'alimentation: normal (score 0), perte de poids inférieure à 5% (score 1), perte de poids de 0-15% (score 2), perte de poids supérieure à 15% (score 3); 3/ comportement naturel: normal (score 0), légères modifications (score 1), moins mobile et attentif, isolé (score 2), vocalisations spontanées, automutilation, animal agité, ou immobile (score 3); 4/ expression faciale: contraction orbitaire (score 0 à 2) , gonflement du nez (score 0 à 2), gonflement des joues (score 0 à 2), position des oreilles (score 0 à 2), changement des moustaches (score de 0 à 2).
Choix des espèces
Le choix de la souris et du rat est conditionné par les modèles utilisés dans cette étude. Les souris seront étudiées à l’âge adulte. Les rats seront étudiés avant 10 semaines pour éviter le développement d’une hypertension artérielle décrite entre 8 et 10 semaines chez ces rats et qui est un facteur confondant à l’étude.
Evaluation comportementale des effets de nouvelles entités pharmacologiques sur la mémoire de rongeurs en conditions pathologiques ou physiologiques
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
Rats : 1440
4 800 souris et 1 440 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré, un même groupe passant jusqu'à trois des cinq protocoles, et les souris modèles de trisomie 21, de syndrome de l'X fragile ou de narcolepsie les cinq, parce qu'elles sont disponibles en quantités limitées. Souris et rats sont placés dans le labyrinthe de Barnes, le labyrinthe en Y, le test de reconnaissance de nouvel objet, le rotarod et le test des trois chambres, avec pour une version une restriction alimentaire sur huit jours et, pour une autre, une lumière et un bruit forts destinés à les pousser vers un refuge. Des candidats médicaments leur sont administrés à différents moments du protocole. 1 320 animaux contrôles pourront être réutilisés dans d'autres projets, les autres sont tués, à commencer par ceux dont le traitement risquerait d'interférer avec une expérience ultérieure.
Objectifs
Il existe de multiples formes de mémoire chez l’humain, avec notamment la mémoire déclarative (ou explicite, que l’on peut verbaliser), qui est perturbée dans de nombreuses pathologies telles que la maladie d’Alzheimer, la schizophrénie, l’autisme, ou encore des maladies génétiques telles que la trisomie 21, le syndrome de l’X Fragile… Afin de chercher des pistes thérapeutiques à ces pathologies, il est nécessaire de passer par des tests chez l’animal, et donc de pouvoir évaluer leur mémoire déclarative de manière objective, car ils ne peuvent pas la verbaliser. Différents types de tests comportementaux ont été mis au point dans ce but, en utilisant des stratégies distinctes. Un première stratégie vise à approcher la mémoire déclarative humaine chez l’animal en mettant en jeu un sous-type de cette forme de mémoire, la reconnaissance/familiarité, qui peut être évaluée chez le rongeur. Le test le plus utilisé est celui de reconnaissance de nouvel objet, que nous utiliserons dans ce projet. Une seconde stratégie utilisée pour évaluer la mémoire chez l’animal repose sur un parallèle existant entre mémoire déclarative humaine et mémoire spatiale animale, qui reposent toutes les deux sur les mêmes structures cérébrales et qui partagent des mécanismes. Divers dispositifs ont été validés dans la littérature afin d’étudier cette mémoire spatiale chez la souris et le rat, et nous en utiliserons deux dans ce projet : le labyrinthe de Barnes et le labyrinthe en Y. Grâce à ces trois tests comportementaux évaluant des types de mémoire différents, nous avons pour objectif de tester l’effet sur la mémoire de nouveaux candidats médicaments développées dans notre centre de recherche (dont la majorité ont pour cible des récepteurs du système nerveux central). C’est pourquoi nous travaillerons tout d’abord sur des animaux standards dans un contexte physiologique afin de tester l’effet sur la mémoire des composés en conditions basales. Nous prévoyons aussi d’utiliser des modèles murins de pathologies génétiques (Trisomie 21 et syndrome de l’X Fragile) afin d’étudier l’effet bénéfique potentiel de nos composés pour réduire les déficits cognitifs présents dans ces modèles.
Bénéfices attendus
A court terme, et à l’échelle du laboratoire dans le développement préclinique de nouvelles entités pharmacologiques, ce projet permettra de caractériser l’effet de ces entités sur différents types de mémoire (reconnaissance d’objet, reconnaissance spatiale et sociale, mémoire à court ou long terme, flexibilité cognitive, mémoire procédurale). En travaillant tout d’abord chez des animaux standard en condition physiologique, on pourra ainsi sélectionner des composés présentant des effets pro-mémoire intéressants pour des applications dans des pathologies comportant des déficits mnésiques (exemples : maladie d’Alzheimer, schizophrénie, autisme…). Où à l’inverse, nous pourrons par exemple exclure du développement préclinique des molécules ayant un effet néfaste sur la mémoire. D’autre part, ce projet inclus trois modèles murins de maladies génétiques (trisomie 21, syndrome de l’X Fragile et narcolepsie), qui permettront de tester l’effet de nos nouvelles entités pharmacologiques sur les déficits cognitifs présents dans ces pathologies. Ainsi, à plus long terme et à l’échelle du développement clinique, ce projet pourrait permettre de fournir des données scientifiques précliniques robustes indispensables pour le développement de nouveaux candidats médicaments.
Procédures
Ce projet comporte 5 protocoles différents et indépendants. Dans le cas d’utilisation de souris et de rats standards, un même groupe de souris pourra être testé au maximum dans 3 des 5 protocoles. En revanche, dans le cas de l’utilisation des 3 modèles souris de la trisomie 21, du syndrome de l’X Fragile et de la narcolepsie, les mêmes souris seront soumises aux 5 protocoles car ces souris sont disponibles en quantités limitées. Le premier protocole est le test du labyrinthe de Barnes. Ce protocole sera déroulera sur plusieurs jours (une à deux semaines), et pour chaque journée chaque animal ne sera testé dans le labyrinthe qu'une à trois fois pour une durée de 3 minutes maximum chacune. Le second protocole est le test du labyrinthe en Y, qui pourra se décliner en 3 versions différentes. La première version se fera en un seul essai de 8 minutes ; la seconde version impliquera une restriction alimentaire légère (pour motiver la recherche de récompenses alimentaires) et se déroulera sur 8 jours avec au maximum 3 essais par jour de quelques minutes ; la troisième version aura lieu sur 1 à 2 jours avec 2 essais de 5 min séparés de 1h à 24h. Le troisième protocole de ce projet est le test de reconnaissance de nouvel objet. Ce test a lieu sur 2 jours, avec trois phases de 5 à 10 minutes chacune au sein du dispositif et séparées de 4-5h à 24h. Le quatrième protocole est le test de rotarod qui comporte 2 à 5 jours d’apprentissage comportant 1 à 4 essais par jour, avec un test de rappel composé de 1 à 4 essais 2 à 7 jours plus tard. La durée de chaque essai sera inférieure à 5 minutes. Le cinquième et dernier protocole est celui du test des 3 chambres, qui comporte 3 phases de 10 minutes, avec un délai entre les deux dernières phases allant de 1 min à 24h. Pour chacun des 5 protocoles de ce projet, des candidats médicaments seront administrés aux rongeurs à différentes phases du protocole (avant l’entraînement, avant le test de mémoire…) selon l’effet recherché.
Impact sur les animaux
Parmi les effets indésirables attendus sur les rongeurs, on aura le stress de la courte contention le temps de l’administration de produit, qui pourra également causer une courte et légère douleur dans le cas d’une injection. De plus, dans le cadre d'un protocole spécifique, les rongeurs pourront être soumis à une courte période de restriction alimentaire. Pour un autre protocole, la lumière et le bruit ambiant seront forts pour motiver la recherche d'un refuge dans un labyrinthe, et seront donc source de stress chez les animaux. Enfin, toutes nos procédures impliquent une manipulation des animaux pour les introduire dans les différents dispositifs, ce qui est source de stress, mais qui sera atténué par une habituation préalable et par le transport dès que possible via des tunnels ou sur le bras de l'expérimentateur pour éviter le soulèvement par la queue.
Devenir
Les animaux traités avec des composés pharmacologiques qui risqueraient d’interagir avec d’autres expérimentations dans le but d’une réutilisation seront mis à mort, tout comme les souris modèles de pathologies génétiques qui ne peuvent pas être réutilisées dans d'autres projets. Cependant, les animaux contrôles standards pourront être réutilisés dans d’autre projets selon les objectifs de recherche. La décision sera prise par le responsable projet (ou par une personne compétente désignée par lui) ou par le vétérinaire.
Remplacement
Ce projet ayant pour but de tester l’action pharmacologique de nouveaux composés sur la mémoire normale et pathologique, il est nécessaire de passer par des modèles animaux avant toute administration à l’homme. En effet, l’évaluation d’un processus aussi complexe et intégré que la mémoire, mettant en jeu de multiples aires cérébrales ne peut être réalisée in vitro ou in silico.
Réduction
Un effectif minimum de 16 souris/12 rats par groupe expérimental est prévu afin d’obtenir une robustesse satisfaisante des tests statistiques, au vu de la variabilité attendue du comportement des rongeurs dans nos tests comportementaux. Ces tests statistiques nous permettront en effet de déterminer pour chaque expérience s’il existe bien une différence entre notre groupe contrôle et notre/nos groupe(s) traités avec des composés pharmacologiques.
Raffinement
Une période d’acclimatation de 5 jours après l’arrivée des animaux est prévue avant le début des expérimentations. Tout au long des études, les animaux sont hébergés e, groupe dans des cages adaptées à l’espèce avec la présence d’enrichissement de milieu (tunnel, igloo, appareil de nidification…), et avec accès illimité à l’eau et à la nourriture. Les animaux sont observés chaque jour (week-end compris), et font l’objet d’un suivi du bien-être par l’expérimentateur chaque semaine avec entrée des observations (et des éventuelles actions prises) dans une base de données. Chaque animal est manipulé et pesé quotidiennement en phase active de protocole afin de diminuer le stress induit par la manipulation. Autant que possible, les animaux seront placés de manière transitoire dans des cages de transfert individuelles après l’administration de produits afin de réduire le stress induit par le replacement de l’animal au sein de ses congénères.
Choix des espèces
Le rat et la souris sont très classiquement utilisés dans la littérature au sein de tests comportementaux évaluant la mémoire, et les protocoles sont bien établis pour ces deux espèces, en particulier pour les trois tests utilisés dans ce projet. De plus, de nombreux parallèles existent entre les caractéristiques de la mémoire telle qu’elle est testée chez le rat ou la souris et les caractéristiques de la mémoire humaine, avec même des tests mnésiques réalisés chez la souris qui peuvent être transposés de manière très fidèle chez l’humain. D’autre part, la souris et le rat sont deux espèces pour lesquelles il est possible d’avoir des effectifs permettant d’avoir une robustesse des résultats statistiques, et pour lesquelles les quantités nécessaires de lots de recherche synthétisés par la chimie sont minimes. Les animaux sont utilisés au stade adulte chez la souris comme chez le rat. En effet les tests de mémoire sont classiquement réalisés dans la littérature sur des animaux adultes, avec un développement cérébral complet et des capacités cognitives et d’attention fonctionnelles.
Caractérisation de lignées de rats portant des mutations dans le gène CLCN4
- Recherche appliquée
- Diagnostic des maladies
- Troubles gastrointestinaux
- Troubles musculosquelettiques
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
100 rats porteurs de mutations du gène CLCN4 vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Ils passent une batterie de tests entre douze et vingt semaines d'âge, activité locomotrice et anxiété pendant trente minutes, coordination, force musculaire, comportement compulsif, apprentissage et mémoire sur huit jours, plus trois nuits d'isolement en cage individuelle pour évaluer un état dépressif. La mise à mort sert à prélever les organes pour des analyses histologiques et protéomiques. Le porteur affirme qu'il est "nécessaire" de comprendre cette maladie neurodéveloppementale rare par un modèle animal, et conclut que seul l'animal permet d'en caractériser les symptômes, les approches in vitro se limitant selon lui aux mécanismes.
Objectifs
La maladie liée au gène d'intérêt est une maladie neurodeveloppementale rare liée au chromosome X. Elle affecte les deux sexes et est associée à une déficience intellectuelle, à l'épilepsie, à des problèmes gastro-intestinaux et à des troubles du mouvement et du comportement. Ce gène code pour une protéine dont la fonction et le mode d'action n'est pas encore bien compris. Ce projet nous permettra d'évaluer dans quelle mesure le modèle de rat correspond au spectre clinique de la maladie, et de déterminer son utilité pour les recherches futures sur la physiopathologie de ce syndrome et les développements thérapeutiques potentiels. Les besoins médicaux des patients souffrant de cette pathologie restent largement insatisfaits. Seules des thérapies multidisciplinaires de soutien sont disponibles. Il est donc nécessaire de mieux comprendre la physiopathologie de cette maladie en utilisant un modèle animal approprié.
Bénéfices attendus
Étant donné l'absence actuelle de modèle animal approprié pour cette pathologie, nous pensons que si la caractérisation des modèles de rats montre une récapitulation précise des symptomes associés à cette maladie, les résultats du travail proposé auront un impact significatif : Cela ouvrira la voie à une analyse plus approfondie des aspects génétiques, fonctionnels et cliniques de la maladie, avec la possibilité de générer des données significatives et translationnelles, et ainsi mieux comprendre la physiopathologie. Ce projet nous permettra ainsi d'évaluer dans quelle mesure le modèle de rat correspond au spectre clinique de la maladie, et de déterminer son utilité pour les recherches futures sur la physiopathologie du syndrome et les développements thérapeutiques potentiels.
Procédures
Nous allons réaliser les tests d'exploration fonctionnelle suivants de 12-20 semaines d'âge, chacun des tests étant réalisé une seule fois : Mesure de l'activité locomotrice et anxiété (30 minutes) observations cliniques (5 à 10 minutes); tests de coordination (4 sessions de 20 minutes maximum en 2 jours + 18 minutes au total sur 3 jours); test de force musculaire (5 minutes environ); test pour évaluer des troubles compulsifs (30 minutes); test d'apprentissage et mémoire (45 minutes au total en 8 jours); AMENDEMENT-1 - ajout d'un test pour évaluer la dépression (3*16h); test pour évaluer la fonction musculaire (10 minutes) sous anesthésie; le suivi du poids des animaux (1X/semaine); prélèvement des fécès (30 secondes) et prélèvement sanguin (30 secondes) sous contention rapide AMENDEMENT-1 - sous anesthésie. L'ensemble des animaux de l'étude recevront pour le test de la fonction musculaire, une injection d'anesthésique et une autre de son réversant. AMENDEMENT-2: Le prélèvement et fixation des organes sera réalisé sous anesthésie profonde
Impact sur les animaux
Une des mutations ponctuelles induit un léger phénotype, les mâles sont notamment plus chétifs, plus agressifs, ils peuvent présenter des problèmes locomoteurs. Lors des injections d'anesthésique, les animaux sont maintenus en contention rapide de quelques secondes le temps d'injecter le produit, ce qui peut stresser un court instant l'animal avant d'être relaché dans sa cage. De même, la prise de sang pour les animaux qui ne seront pas perfusés au paraformaldéhyde (PFA), sera réalisée sous contention durant quelques secondes. AMENDEMENT-1 - une prise de sang sera effectuée sous anesthésie sur l'ensemble des animaux. AMENDEMENT-1 - Le test de préférence du saccharose nécessite d'isoler les animaux pendant 3 nuits, tout en gardant le contact visuel avec leurs congénères: les animaux seront placés seuls dans des cages d'hébergement de 17h à 9h le lendemain matin pendant 3 jours. De 9h à 17h, les animaux retrouveront leur cage et leur congénère d'origine. AMENDEMENT-2: Le prélèvement et fixation des organes sera réalisé sous anesthésie profonde.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés à l'issue de la réalisation de l'ensemble des expériences afin de prélever les organes et réaliser des analyses complémentaires post-mortem (analyses histologiques et de protéomique)
Remplacement
L'objectif de cette étude est de caractériser des modèles de rats portant des mutations dans le gène d'intérêt et d'observer si ces modèles sont représentatifs de la clinique humaine. Il s'agit en particulier de caractériser les phénotypes comportementaux, déficience intellectuelle, hypotonie, troubles neurologiques, anomalies cérébrales, anxiété, comportement compulsif, déficit d'attention, constipation, difficultés d'alimentation, petite taille et microcéphalie. Des modèles in vitro vont permettre de mieux comprendre les mécanismes d'action, mais seul un modèle animal nous permettra de caractériser les symptômes de la pathologie associés au gène d'intérêt.
Réduction
Dans le cadre de cette étude, nous utiliserons 64 animaux mutants (16 mâles mutation 1 + 16 femelles mutation 1 + 16 mâles mutation 2 + 16 femelles mutation 2) et 32 animaux contrôles (16 mâles + 16 femelles) pour évaluer le phénotype des animaux. Les animaux contrôles seront mutualisés pour les deux mutations, permettant ainsi de réduire le nombre total de rats. Ce nombre de rats permettra d'assurer un nombre d'animaux suffisant durant le protocole afin de pouvoir réaliser des analyses statistiques robustes. Afin de monter les cohortes expérimentales, nous allons réaliser un type de croisement qui va générer des animaux tous potentiellement constitutifs de la cohorte expérimentale, ce qui permet de limiter fortement le nombre d'animaux générés.
Raffinement
Afin d’améliorer leurs conditions de vie, les rats seront ainsi stabulés dans des conditions optimales pour l’espèce : en petit groupe, avec des paramètres environnementaux maitrisés, un milieu enrichi à l’aide de nids, de bâton à ronger, de balles à ronger et de croquettes d'alimentation dans le fond de la cage pour favoriser l'enfouissement. Pour les cages de mâles, à chaque change, nous leur remettons un peu de litière sale de leur précédente cage afin de limiter l'agressivité pour la prise de territoire / hiérarchie. Nous enrichissons fortement le milieu de vie des animaux, surtout des mâles afin d'éviter au maximum l'agressivité. Tous les animaux seront observés de manière quotidienne et suivis selon un tableau de scoring pour l'évaluation de la douleur et pour l'établissement de points limites, prenant en compte le poids, l'apparence physique, les signes cliniques et le comportement de l'animal. Tout au long des procédures, si l’état de santé de l’animal est dégradé, le personnel formé et compétent décide de ne pas réaliser le test et d'euthanasier l’animal le cas échéant. Le type de croisement choisi pour monter cette cohorte expérimentale permet d'optimiser le nombre d'animaux pour créer la cohorte et également de ne pas maintenir de mâles reproducteurs dans la colonie et ainsi ne pas avoir d'animaux avec un potentiel phénotype dommageable (puisque seul les mâles sont atteints). Les animaux auront passé une période d'habituation de 15 jours qui vise à les habituer à la manipulation et donc réduire le stress ressenti lors des différents transferts de leur cage d'hébergement vers les différents tests. Dans le test impliquant de l'eau, les rats après les séances, seront séchés à l'aide d'une serviette puis placés sous une lampe chauffante afin d'être parfaitement secs au moment du retour dans leur cage d'hébergement. Lors de l'anesthésie, du gel oculaire est placé sur la cornée afin de prévenir tout déssèchement de l'oeil, et les animaux sont placés sur un tapis chauffant à 37°C durant toute la durée de l'anesthésie pour prévenir la déperdition de chaleur. AMENDEMENT-1 - L'isolement des animaux lors du test de préférence du saccharose (3*16h) se déroulera dans des cages d'hébergement avec enrichissement (nid, bâton et balle à ronger). Ces cages sont transparentes et les animaux continueront d'avoir un contact visuel avec leurs congénères.
Choix des espèces
Le modèle rat portant des mutations dans le gène d'intérêt permet de reproduire tout ou partie des symptômes de la pathologie observés en clinique humaine (données préliminaires). Par ailleurs, le gène d'intérêt du rat se trouve sur le chromosome X comme chez l'Homme, contrairement à la souris. Nous utiliserons des animaux adultes jeunes. Nous avons besoin que les animaux soient matures physiologiquement, cérébralement et physiquement pour effectuer cette batterie de tests. Le calendrier échelonné des divers tests de phénotypage démarrera à l'âge de 12 semaines, et durera 6-8 semaines pour réaliser l'ensemble des tests.
Rythmes cérébraux hippocampiques et codage neuronal chez les souris modèle des troubles du spectre autistique
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Pour étudier comment l'hippocampe rejoue les expériences vécues, 356 souris porteuses de mutations liées à l'autisme vont être utilisées : 196 opérées et enregistrées sous anesthésie profonde sans jamais se réveiller, 160 dans des procédures d'un niveau de souffrance sévère. Ces dernières reçoivent des électrodes intracrâniennes au cours d'une chirurgie stéréotaxique de deux heures, puis sont enregistrées une heure par jour pendant deux semaines, pendant qu'elles explorent une arène ou dorment, hébergées seules jusqu'à cinq semaines. Le porteur signale que certains souriceaux porteurs de la mutation meurent à la naissance d'une hypotonie générale, et que d'autres animaux perdent leur implant par choc accidentel. La surveillance repose sur des points limites de bien-être général qui déclenchent des soins ou la mise à mort, dont les seuils ne sont pas donnés.
Objectifs
La sensibilité extrême aux informations sensorielles des personnes autistes sous-entend un traitement cérébral de l’information bien particulier. Ce projet a donc pour objectif d’étudier les propriétés du traitement cérébral de l’information chez des souris reproduisant des traits observables dans les troubles du spectre de l’autisme. Plus précisément, nous étudierons l’activité de groupes de neurones présents dans une région du cerveau appelée hippocampe, structure impliquée dans la mémoire épisodique (mémoire des évènements autobiographiques -vécus à la première personne) et sociale. Il a été montré, chez le rongeur puis chez l’Homme, que lorsque nous vivons une expérience certains neurones de cette structure s’activent dans un ordre temporel précis qui récapitule, dans une fenêtre temporelle réduite (quelques millisecondes) cette même expérience. Lorsque l’individu est hors contexte, ces mêmes neurones reproduisent à nouveau cette même activité séquentielle, rejouant sans la vivre directement l’expérience passée. Or, cette propriété de réactivation séquentielle, rendue possible par l’architecture des circuits neuronaux de l’hippocampe, joue un rôle primordial dans la mémoire et l’apprentissage. Puisque l’architecture neuronale de l’hippocampe est altérée chez la personne autiste et dans les modèles de l’autisme, nous émettons hypothèse qu’une des traits comportementaux propre à la personne autiste est due à une anomalie de ce traitement séquentiel. Nous tenterons de caractériser ces altérations ainsi que les mécanismes responsables de ces déficits chez des souris reproduisant des traits observables dans les troubles du spectre de l’autisme.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra une meilleure compréhension des mécanismes physiologiques responsables des déficits cognitifs propres aux troubles du spectre autistique. A long terme, ceci pourrait permettre l'élaboration de traitements prévenant ou rémidiant à ces déficits.
Procédures
Un groupe d’animaux subira des enregistrements électrophysiologiques intracrâniens sous anesthésie profonde suivie de chirurgie terminale sous anesthésie. Le deuxième groupe se verra implanter des électrodes intracrâniennes sous chirurgie stéréotaxique (2h). Ceci se fera sous anesthésie gazeuse, anesthésie locale et analgesie. Une semaine plus tard l'activité cérébrale sera enregistrée alors que l’animal explore une arène circulaire et lors de phases de sommeil, pour un total d'une heure par session, une session par jour pour un maximum de deux semaines. A la fin des enregistrements, les animaux seront soumis à une chirurgie terminale sous anesthésie profonde et analgesie. Une fois implantés les animaux seront hébergés en individuel pour 5 semaines maximum (3 semaines en moyenne), le temps des enregistrements.
Impact sur les animaux
Les nuisances ou effets indésirables suivants sont attendus : l'anesthésie peut engendrer une détresse respiratoire; il peut survenir une douleur post-opératoire; un stress associé à l'isolement d'une partie des animaux ; un stress associé à la manipulation par l'experimentateur; la perte des implants par choc accidentel; la mort à la naissance de certaines souris portant le gène d'autisme (hypotonie générale). Les souris Nudes ont un phénotype dommageable et sont hébergées dans une animalerie adaptée (SOPF). Pour l'expérimentation, elles sont transférées dans une animalerie conventionnelle sous armoire ventilée pour une utilisation immédiate et sans réveil.
Devenir
Les animaux seront mis a mort et les cerveaux prélevés post-mortem caractériser leur état histologique et révéler la localisation des électrodes après les enregistrements.
Remplacement
L’étude de l’intégrité des oscillations hippocampique et de leurs fonctions nécessite l’observation de systèmes neuronaux intacts. Par conséquent, cette étude ne peut se faire que sur l’animal soit vigile en comportement, soit anesthésié. Ceci rend donc impossible l’utilisation de modèle in silico ou d'organoides. A ce jour, très peu d'enregistrements électrophysiologiques de l’activité hippocampique ont été réalisés chez les souris porteuses des gènes impliqués dans l'autisme que nous étudions. Nous avons opté pour l’utilisation de souris plutôt que de rat étant donné que les modèles d’autismes qui nous intéressent nécessitent la réalisation de mutation de gènes. La souris présente davantage de bénéfices étant donné l’accessibilité expérimentale (la réalisation de mutation génétique est plus simple que sur d’autres modèles).
Réduction
Afin de réduire au maximum les éventuelles souffrances induites par les chirurgies ainsi que le nombre d’animaux, la procédure d’enregistrements sous anesthésie (Procédure 1) a été mise en place pour déterminer en premier lieu, les phénotypes électrophysiologiques propres à nos modèles. Ainsi, elle permet de préciser à l’avance les paramètres et patrons à examiner lors des enregistrements chez l’animal en comportement. Par exemple si nos enregistrements anesthésiés révèlent une anomalie spécifique à un certain rythme cérébral dans une structure et non une autre, nous n’étudierons que la structure impliquée et le comportement auquel elle est associée. Ceci nous permettra donc de limiter le nombre d’implantation à des fins d’enregistrements en comportement. L’avancée technologique concernant la miniaturisation des systèmes électroniques et d’électrodes permet maintenant d’enregistrer un grand nombre de canaux, sur de multiples sites simultanément. Un grand nombre de nos analyses reposant sur le nombre de cellules enregistrées , ces progrès nous permettent de diminuer fortement le nombre de souris utilisées. Pour les souris des portées de modèles autistiques, les animaux présentant le génotype requis par l’étude constitueront la population cible ; les animaux ne présentant pas le génotype requis seront aussi étudiés en tant que contrôles de la population cible, réduisant le nombre de portées à produire dans le cadre de cette procédure. De même, les mâles et femelles seront étudiés dans le cadre des procédures TSA, aboutissant à une utilisation de l’ensemble des animaux de chaque portées. Enfin, les données obtenues au cours du projet seront mises à disposition de la communauté scientifique pour analyses complémentaires et utilisation dans des modèles computationnels. Les animaux sont préparés par petites séries de 4 ou 5 et les résultats analysés au fur et à mesure, ce qui permet d'ajuster le nombre final d'animaux utilisés, la procédure s'arrêtant dès que le nombre de 10 expériences réussies par groupe est atteint.
Raffinement
Le bien-être des animaux, qu'il s'agisse des souris gestantes comme de leur progéniture, sera évalué régulièrement (croissance staturo-pondérale, aspect général, comportement). La souffrance animale est minimisée par les conditions d'élevage (cages collectives, les animaux sont mis en présence de matériel d’enrichissement : un dôme en carton permettant la nidification (sauf protocole 2) , une tige de papier pouvant être rongée et faisant aussi office de matériel de nidification, ainsi qu’une briquette en bois pour le rongeage), le suivi des règles de l'art pour les interventions chirurgicales (aseptie, anesthésie et antalgie, regulation thermique), le suivi régulier des animaux par le chercheur responsable et par le personnel animalier (définition de points limites de bien être général qui déclenchent soins particuliers, voire euthanasie, selon leur gravité). Les animaux sont conservés le minimum de temps nécessaire au projet, dès lors qu’ils ont atteint l’âge adulte. Les souris sont habitués progressivement à la manipulation afin de minimiser le stress. Bien que les animaux soient sujets à une mutation génétique, ces derniers ne présentent aucun phénotype dommageable s’ils ont survécu à la naissance. Enfin les animaux ont un accès illimité à l'eau et la nourriture.
Choix des espèces
Nous avons opté pour l’utilisation de la souris car cette espèce présente des similitudes neuronales et cognitives suffisantes pour assurer la pertinence des investigations menées par rapport au cerveau humain. C'est également l'espèce de choix pour modéliser la pathologie cérébrale concernée par cette étude, représentant un bon équilibre entre les bénéfices (disponibilité d'outils de biologie moléculaire, de génétique, facilité d'élevage, pertinance par rapport aux pathologies chez l'humain) et les dommages éventuels (souffrance liées aux conditions d'élevage ou d'expérimentation). En outre, une quantité de données considérable dans le domaine des Neurosciences Cognitives, notamment des aspectis sociaux et de mémoire spatiale, a été obtenue avec cette espèce, ce qui nous permet une comparaison des résultats obtenus au sein de l’équipe et avec la communauté scientifique ainsi qu’une minimisation du nombre d'animaux utilisés. Les animaux seront de jeunes adultes (7-8 semaines) puisque nous nous intéressons à un système nerveux mature. Nous voulons aussi minimiser autant que possible la durée d'élevage en conditions d'animalerie de laboratoire.
Etude de la neuro-inflammation et du rôle de l’axe intestin cerveau dans un modèle murin d’anorexie
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Multisystémique
- Oncologie
- Système gastrointestinal
- Système nerveux
Une perte de poids de 25 % imposée sur quarante-quatre jours, chaque animal isolé en cage individuelle pendant toute la durée du protocole : 432 souris sont soumises à cette dénutrition chronique, dans des procédures classées au niveau de souffrance le plus élevé. Elles passent un test clair-obscur de quinze minutes et un test de construction de nid, 144 d'entre elles reçoivent en plus une injection intrapéritonéale par jour pendant cinq jours, et 36 boivent un cocktail d'antibiotiques pendant quarante-sept jours. Le porteur décrit pourtant ce modèle comme entraînant des "altérations du bien-être animal plus faibles" et un "taux de mortalité nul", par comparaison avec la version aiguë du même protocole. Toutes sont tuées à la fin pour l'étude de leurs tissus, une partie des prélèvements pouvant être échangée avec d'autres projets travaillant sur le même modèle d'anorexie.
Objectifs
Les objectifs de ce projet sont, premièrement, de rechercher la présence d'une inflammation au niveau cérébral (neuroinflammation) dans un modèle d'anorexie chronique chez la souris : le modèle Activity-Based Anorexia. Le second objectif de ce projet est d'évaluer le rôle potentiel du microbiote intestinal dans ce phénomène inflammatoire, via l'axe microbiote-intestin-cerveau. Deux zones d'intérêt seront particulièrement étudiées, au niveau du cerveau : l'hypothalamus, de par son rôle majeur dans le contrôle du métabolisme énergétique et de la prise alimentaire, mais aussi le circuit de la récompense, impliqué dans la composante du plaisir de la régulation du comportement alimentaire. En effet, les patients souffrant d'anorexie mentale présentent des atteintes cérébrales telles qu'une diminution des facultés cognitives, une baisse du volume cérébral et des anomalies de sécrétions d'hormones du métabolisme énergétique, ce qui justifie l'étude du cerveau dans le modèle murin d'anorexie. Ce projet permettrait d’apporter de nouvelles connaissances sur le fonctionnement du cerveau de ces patients et le rôle du microbiote intestinal dans le contexte de l'anorexie, afin de proposer de nouvelles pistes thérapeutiques innovantes pour dépasser ces freins à la renutrition.
Bénéfices attendus
A court terme, ce projet permettra de mettre en évidence l'existence ou l'absence de processus inflammatoires au niveau cérébral dans un contexte d'anorexie. Si de tels phénomènes sont montrés, nous pourront alors caractériser le rôle du microbiote intestinal, et notamment d'une molécule reliant le microbiote intestinal et la structure de l’intestin, dans la neuroinflammation associée à l'anorexie. Cette molécule étant connue pour son implication dans la régulation du comportement alimentaire. Il n'est pas possible de montrer de tels phénomènes chez l'Homme, l'accès au tissu cérébral étant nécessaire. L'utilisation d'un modèle animal est donc indispensable à la réalisation de ce projet. D'un point de vue fondamental, ces recherches permettront également de décrire l'activité et le phénotype des cellules gliales, les cellules non neuronales du cerveau, en condition de restriction sévère, ainsi que leurs interactions avec les centres cérébraux de régulation de la prise alimentaire. Il est également à noter que ce projet permettra de mieux caractériser le modèle ctivity-based anorexia sous sa forme chronique (44 jours), modèle moins bien décrit dans la littérature que le modèle aigu (17 jours), bien qu'il soit plus pertinent quant à sa comparaison avec la pathologie chez l'Homme, et moins sévère pour les souris (score de mortalité nul). De plus, il est habituellement observé chez les souris activity-based anorexia femelles une augmentation de la prise alimentaire et du poids corporel en fin de protocole, les souris s'éloignant ainsi de la pathologie anorexique souhaitée. Ce phénomène est évité dans le modèle chronique, puisque la prise alimentaire est contrôlée par l'expérimentateur. Le poids corporel cible des souris est ainsi maintenu stable tout le long du protocole. Sur le long terme, ce projet permettra une meilleure compréhension de l’interconnexion des acteurs de l'axe microbiote-intestin-cerveau dans un contexte de dénutrition chronique, et plus particulièrement le rôle du microbiote intestinal dans la neuroinflammation et le comportement alimentaire, ce qui permettra de proposer des solutions thérapeutiques innovantes pour aider à la renutrition des patients anorexiques, par exemple avec des probiotiques ou par la modulation directe de facteurs de l'inflammation.
Procédures
100% des animaux, soit 432, seront manipulés tous les jours pour la pesée et le relevé des critères de bien-être animal. Les 432 animaux seront en état de dénutrition chronique (perte de poids cible de 25% sur 44 jours). 100% des animaux, soit 432, subiront une injection d'anesthésique/analgésique de 3 secondes, ainsi qu'une contention de 2 min pour la mesure de la composition corporelle deux fois, au début et en fin de protocole, sur animal vigile. Les 432 animaux suivront des tests comportementaux afin d'évaluer leur état d'anxiété et de dépression, à savoir un test clair-obscur de 15 minutes (animaux placés dans un dispositif infra-rouge enregistrant leurs déplacements) qui peut générer un stress dû au nouvel environnement, et un test de formation de nid (nouveau coton placé dans la cage, évaluation par observation au bout de 24h, le coton est laissé aux souris jusqu’à la fin du protocole en tant qu’enrichissement) qui n'engendre ni stress ni douleur. 144 animaux recevront une injection intrapéritonéale de 3 secondes une fois par jour pendant 5 jours consécutifs, afin d’évaluer le rôle d’une molécule clé dans le dialogue bactérie-cellules intestinales. 36 souris auront un cocktail d'antibiotiques dans leur eau de boisson sur l'ensemble du protocole de restriction et 3 jours en amont, soit 47 jours.
Impact sur les animaux
L’ensemble des animaux seront isolés le temps du protocole, avec un faible impact sur le score de bien-être animal pour les animaux contrôles, comme observé dans nos protocoles précédents. Les animaux dénutris, quant à eux, peuvent présenter une diminution de la prise hydrique, et une hyperactivité anticipatoire (avant l'accès à l'alimentation), particulièrement les premiers jours de restriction. Cependant, ce modèle chronique reposant sur une restriction quantitative adaptée au poids corporel de chaque animal, les altérations du bien-être animal sont plus faibles et associées à un taux de mortalité nul, par rapport au modèle activity-based anorexia aigu habituellement employé qui repose sur une restriction temporelle identique pour chaque animal. Les animaux dénutris ont tout de même une perte de poids importante au cours du protocole, en accord avec ce qui est observé en clinique, cet aspect fait l’objet d’un suivi quotidien. Le suivi du bien-être animal est en effet effectué quotidiennement, les points suivants sont évalués : état du pelage, niveau de prostration, état de fatigue, perte de poids, prise hydrique et activité physique, baisse de la température corporelle. Lors des mesures de composition corporelle, la contention de 2 minutes engendre également un stress aigu. La réalisation des tests comportementaux peut également engendrer un stress, de par le changement de pièce d'expérimentation, et la découverte du dispositif. Les animaux dont le microbiote intestinal a été supprimé par antibiothérapie peuvent présenter des signes de douleurs intestinales, de la même manière que précédemment, ces animaux sont surveillés quotidiennement sur la base de critères de bien-être animal. Concernant les animaux génétiquement modifiés, aucune nuisance n'est donc observée sur ces animaux.
Devenir
L’ensemble des animaux seront mis à mort pour l’étude de leurs tissus à la fin du protocole et des procédures. Une utilisation conjointe sur plusieurs projets peut être envisagée, soit la récupération de tissus non utilisés lors de ce projet ou inversement sur d’autres projets activity-based anorexia ne récupérant pas le cerveau.
Remplacement
Ce travail est un projet de recherche intégré, la dénutrition étant la conséquence de relations métaboliques inter-organes complexes. Il permettra d’analyser les différents signaux mettant en jeu des relations importantes entre le microbiote intestinal, l’intestin et le cerveau. Le recours à des modèles animaux est donc nécessaire pour prendre en compte cet aspect multi-organes. De plus, l'anorexie mentale étant une pathologie psychiatrique, l'étude du comportement (prise alimentaire, activité physique, tests d'anxiété) est nécessaire à l'interprétation des résultats. Ces paramètres comportementaux nécessitent l'emploi de modèles de rongueurs. Cependant pour des études plus mécanistiques telle que l’étude des relations microbiote-cellules intestinales, nous avons recours à des techniques de culture cellulaire in vitro.
Réduction
Pour limiter le nombre d’animaux, en prenant en compte les résultats de la littérature et de notre équipe sur le modèle activity-based anorexia aigu, nous avons fait le choix de ne pas réaliser certains groupes contrôles et notamment les animaux ayant un accès libre à l’alimentation et à une roue d’activité. En phase terminale du protocole, le maximum de tissus est prélevé et certains peuvent être partagés pour d'autres projets. Les analyses ont été préalablement optimisées et nous permettent de limiter le nombre d’animaux par groupe à 12. Le modèle activity-based anorexia chronique reposant sur une restriction quantitative adaptée au poids corporel de chaque animal, les altérations du bien-être animal sont plus faibles et associées à un taux de mortalité nul, par rapport au modèle activity-based anorexia aigu habituellement employé qui repose sur une restriction temporelle identique pour chaque animal. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir plus d'animaux pour compenser une éventuelle perte au cours du protocole. Plus précisément, nous nous sommes basés sur de premiers résultats antérieurs du laboratoire dans le modèle activity-based anorexia aigu et avons calculé à l’aide de formules statistiques qu’il faudrait 12 animaux par groupes pour obtenir un pouvoir statistique suffisant pour la comparaison des groupes entre eux.
Raffinement
Après la période d'acclimatation à l'animalerie d'une semaine, les animaux sont transférés individuellement dans leur cage d'expérimentation. Ce transfert peut s'avérer stressant pour les animaux, c'est pourquoi une nouvelle période d'une semaine d'acclimatation à ces nouvelles conditions est appliquée. Concernant l'enrichissement, du papier kraft est ajouté dans toutes les cages, ainsi qu’un carré de coton ce qui permet la construction de nids pour compenser l'isolement des souris. Le modèle activity-based anorexia chronique reposant sur une restriction quantitative adaptée au poids corporel de chaque animal, les altérations du bien-être animal sont plus faibles et associées à un taux de mortalité nul, par rapport au modèle activity-based anorexia aigu habituellement employé qui repose sur une restriction temporelle identique pour chaque animal. Le suivi du bien-être animal est tout de même effectué quotidiennement, les points suivants sont évalués : état du pelage, niveau de prostration, état de fatigue, perte de poids, prise hydrique, activité physique et baisse de la température corporelle. Ces critères permettent de décider de l'atteinte ou non des points limites. De plus, comme indiqué dans les dernières recommandations, les souris sont manipulées quotidiennement en les faisant monter dans le creux de la main de l'expérimentateur de manière volontaire, et non pas en les attrapant par la queue. En effet, il a été montré que cela réduit significativement le stress et l'anxiété des souris. Un seul et même expérimentateur réalise les manipulations des animaux au quotidien, ce qui permet une meilleure habituation des animaux aux gestes pratiqués et à la présence d'un individu, réduisant le stress. L’antibiothérapie, pour les animaux concernés, est réalisée dans l’eau de boisson et non par administration orale comme fréquemment retrouvé dans la littérature, ce qui limite le stress des animaux et les risques liés à l’administration orale.
Choix des espèces
La souche de souris utilisée dans ce projet est communément utilisée dans les modèles soumis à des interventions nutritionnelles. De plus, il s’agit d’une souche ayant un bon taux de réponse dans le modèle activity-based anorexia. C’est un modèle validé au sein du laboratoire et à l’échelle internationale. Les modèles génétiques utilisés dans ce projet sont d’ailleurs construits sur ces mêmes souris. L'anorexie mentale touche majoritairement les adolescents et jeunes adultes avec 75% des patients déclenchant leur pathologie avant l'âge de 22 ans. Pour mimer au mieux les conditions d'apparition de la maladie nous utiliserons donc des souris de 6 semaines à leur arrivée au laboratoire. En tenant compte des deux semaines d'acclimatation, à l'animalerie puis aux conditions expérimentales, le protocole de restriction débutera sur des souris âgées de 8 semaines, ce qui correspond bien à un stade adolescent. La réussite du protocole activity-based anorexia chronique sur des souris de cet âge a d'ailleurs été montrée dans un article. De la même manière, les animaux arriveront à l'âge de 5 semaines pour les protocoles avec antibiothérapie et pour les animaux génétiquement altérés, afin de tenir compte de ces traitements avant de débuter le protocole de restriction à l'âge de 8 semaines.
Essai d’efficacité et de sécurité de nouveaux dispositifs chirurgicaux en chirurgie mini-invasive
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
- Troubles gastrointestinaux
- Troubles nerveux
- Troubles respiratoires
- Troubles urogénitaux
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
Une trentaine de dispositifs médicaux, instruments, implants ou logiciels, vont être testés sur des cochons en prestation de service, pour des équipes internes ou extérieures à l'établissement. 380 cochons vont être utilisés, tous mis à mort à l'issue pour une autopsie, les uns opérés sous anesthésie et tués sans réveil, les autres réveillés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les interventions durent jusqu'à quatre heures sous anesthésie générale, et la survie des porcs charcutiers est plafonnée à six mois, pour limiter les contraintes liées à des cochons qui peuvent dépasser 100 kg. Le porteur écrit avoir réduit leur nombre "afin d'obtenir des résultats statistiquement exploitables", puis qu'il ne fait "pas de tests statistiques".
Objectifs
Ce projet de recherche et de développement vise à répondre à différentes demandes de validation préclinique de dispositifs médicaux (DM) innovants sur modèle porcin. Selon la réglementation, on entend par DM, tout instrument, implant, appareil, équipement, logiciel ou réactif utilisé, seul ou en association, à des fins médicales chez l’Homme. Ce projet détaille les procédures pouvant être utilisées chez les porcs pour évaluer des DM, en assurant leur prise en charge médicale selon les niveaux de complexité des interventions. La mise en œuvre du projet s’appuie sur l’expertise de nos équipes dans les approches chirurgicales mini-invasives, pour tester l'efficacité et la sécurité de DM en recourant à des méthodes et des équipements à la pointe de la technologie et de l’innovation. Dans le but de répondre à la demande de prestation de service aussi bien en recherche et développement que pour la réalisation d’études conformes aux BPL (Bonnes Pratiques de Laboratoire), ce projet vise à couvrir de façon générale plusieurs DM dont la pertinence scientifique et la licéité de mise en œuvre chez l’animal auront été préalablement évaluées par le comité scientifique de l’établissement. Dans le cadre de ces tests réalisés pour des équipes internes ou externes, deux types d’événements sont explorés : ceux liés directement au DM testé et ceux qui sont en rapport avec la technique d’implantation ou opératoire. L’objectif est d’évaluer les principales complications pouvant apparaitre pour établir le rapport bénéfice/risque du dispositif médical testé.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus lors de ce projet concernent l’effiacité thérapeutique et la sécurité (éviter les effets secondaires) de dispositifs médicaux utilisables chez des patients humains principalement dans le domaine chirurgical.
Procédures
La plupart des actes se dérouleront sous anesthésie générale. Ainsi, les cochons vont recevoir une injection de sédatif en intramusculaire (durée d'une minute environ). Lorsqu’une intervention sous anesthésie est prévue, sous sédation, un cathéter intraveineux sera posé sur une veine de l’oreille, l’animal étant profondément sédaté, il n’y a que peu de réaction à cet acte qui dure environ une minute. La suite de l’intervention se déroule sous anesthésie générale maintenue par un respirateur permettant de nous assurer de l’absence de toute réaction ni souffrance pendant la durée de l'intervention pouvant aller jusqu'à 4h maximum. Pour les injections intramusculaires de traitement post-opératoire (antidouleurs notamment), là aussi, nous prenons nos dispositions pour que l’injection soit la moins stressante, la moins douloureuse et la plus courte possible (durée d'une minute environ). La prise de médicaments par voie orale ne présente pas de contrainte pour les animaux grâce au mélange dans un aliment ou une boisson appétente (durée d'une minute environ).
Impact sur les animaux
Les effets indésirables pour les animaux sont liés aux actes suivants : - Anesthésie : injection intra-musculaire (douleur transitoire au site d'injection), pose de cathéter à la veine auriculaire (douleur locale au site d'insertion du cathéter, risque d'hématome), risque d’hyperthermie maligne liée aux anesthésiques, risque de défaillance cardiorespiratoire - Pose du dispositif ou test d’un instrument/équipement/réactif/logiciel : douleur et/ou infection au site de pose/test, réaction inflammatoire locale, saignement transitoire - injections : * intra-veineuses: elles sont faites dans le cathéter limitant ainsi la douleur locale (on ne pique qu'une fois) et le risque d'hématome. * sous-cutanées ou intra-musculaire : douleur locale. * Les susbtances injectées sont toutes médicamenteuses, un des rares effets indésirables potentiels serait une réaction allergique
Devenir
L’ensemble des animaux est mis à mort en fin de projet car une autopsie doit être réalisée afin de prélever des organes et ainsi d’étudier l’effet du dispositif médical.
Remplacement
Toute évaluation d’un dispositif médical doit apporter des preuves suffisantes de son efficacité et de sa sécurité pour autoriser son utilisation sur des patients avec un taux de réussite optimal (durée d’intervention, efficacité du geste). L’étude initiale du DM sur simulateurs et modèles ex vivo permet d’en tester le concept et la faisabilité technique. Elle doit être souvent complétée par des études de compatibilité, d’efficacité et de sécurité qui nécessitent une phase d’expérimentation sur organisme entier vivant. Les procédures innovantes sont ainsi reproduites dans des conditions proches de la clinique, précliniques, qui incluent également les situations parfois difficiles liées aux voies d’abord, repères anatomiques, complications. Il n’existe pas de modèle ex-vivo ou d’autres possibilités de remplacement suffisantes pour valider intégralement l’efficacité et la sécurité de certains DM avant leur utilisation chez l’Homme, en particulier dans les contextes d’indications chirurgicales effectuées par des approches mini-invasives innovantes. A un stade de développement avancé, il devient nécessaire d’intervenir sur organisme entier vivant pour reproduire des situations cliniques, parfois complexes, de façon réaliste, en prenant en compte les complications éventuelles (voies d’abord, repères anatomiques, hémorragie, nécrose, viabilité des organes, compatibilité…). Les résultats des expérimentations animales permettront de rejeter des DM /procédures inefficaces et/ou dangereux en conditions « réelles », d’élaborer de manière optimale les protocoles de recherche cliniques en cas de résultats positifs et, à terme, de valider de nouveaux DM/ procédures cliniques innovantes utilisables chez les patients humains.
Réduction
Le nombre d’animaux a été réduit au maximum afin d’obtenir des résultats statistiquement exploitables permettant d’envisager une application chez l’Homme. Les interventions sont réalisées par des chirurgiens experts, ce qui limite le nombre d’animaux nécessaires en optimisant le taux de succès. Chaque DM sera testé préalablement sur un faible effectif d’animaux (2 à 6) avant d’engager une étude plus complète après avis d’experts et d’éventuelles améliorations du dispositif et/ou de la procédure. 380 porcs sont prévus. Ceci est une estimation a priori pour tester une trentaine de DM innovants sur la durée de ce projet. Le nombre requis précisément dépendra des caractéristiques de chaque DM, de son caractère innovant, de la complexité de la procédure, de l’expérience du chirurgien et des risques estimés. Nous ne faisons pas de tests statistiques car il s’agit de preuves de concept sur un très faible nombre d’animaux. Les usages sur le marché du DM et notre expérience montrent que 6 porcs sont généralement nécessaires pour les études de faisabilité et preuves de concept (principalement sans réveil, mais pouvant parfois être réalisées en survie sur un faible effectif), puis en moyenne 10 pour l’évaluation préclinique (sans réveil ou en survie). Nous estimons que sur les 30 DM testés en faisabilité, 70% pourraient passer en phase d’évaluation préclinique : les procédures seront d’abord soumises à un expert pour validation, puis réalisées étape par étape avec évaluations intermédiaires et propositions d’amélioration.
Raffinement
Le protocole prévoit des procédures mini-invasives réalisées sous anesthésie générale. Dans les études de faisabilité, de nombreux DM peuvent être évalués sans nécessité de réveiller l’animal en fin d’expérimentation. Dans les études de compatibilité, d’efficacité et de sécurité du DM, les animaux seront réveillés après l’intervention et seront soumis à un suivi clinique quotidien par du personnel qualifié, sous couverture antalgique dès que nécessaire, et hébergés dans un environnement contrôlé (température, hygrométrie) et enrichi : Les porcs sont des animaux sociaux, propres, avec un instinct de fouissement et d’exploration des matériaux. L’enrichissement apporté pour favoriser leurs comportements naturels comprend une stabulation en groupe social lorsque possible, la mise à disposition de jouets à mâchouiller, à manipuler (balles, jouets, chainettes...), l’accès à des zones de repos distinctes des zones de défécation. L’environnement sonore en animalerie est aussi apaisé par la diffusion de musique. Toute altération de leur état général sera reportée au vétérinaire et au responsable de l’intervention médicale qui mettront en œuvre des traitements adaptés. Des critères d’arrêt anticipé en cas de survenue de complications sont définis et validés par la structure en charge du bien-être animal. Toutes les interventions chirurgicales sont réalisées sous anesthésie générale avec monitoring et gestion de la douleur. Une surveillance rapprochée des animaux permettra d’adapter le traitement à leur état clinique sur avis vétérinaire. Les modalités d’hébergement (paramètres environnementaux, alimentation, enrichissement, socialisation) sont contrôlées quotidiennement par des animaliers habilités. Si certains animaux présentaient des signes de souffrance ou de mal-être avant la fin de la période de survie, ils seraient euthanasiés et les données exploitables collectées. Le protocole sera alors revu avec les experts et affiné avant de recommencer une nouvelle série d’animaux. La SBEA (Structure du Bien-Etre Animal) est associée aux décisions relevant du bien-être des animaux en cours d’étude. A la fin du protocole, une étude rétrospective sera réalisée afin d’améliorer de façon continue nos protocoles et nos modèles.
Choix des espèces
Le Porc est un modèle de choix de par sa taille et son anatomie comparables à l’Homme, il permet l’utilisation d’instruments et équipements de chirurgie, endoscopie notamment, conçus pour l’Homme, et ainsi de reproduire de façon pertinente les procédures en clinique. Notre laboratoire dispose d’une forte expertise sur ce modèle avec de nombreuses données scientifiques disponibles (anatomie, chirurgie…). Des porcs, jeunes adultes entre 25 et 60 Kg, seront utilisés. La taille des organes des porcs à ce stade de croissance correspond déjà à ce qui peut être observé en clinique chez l’Homme, il offre les repères anatomiques recherchés par le praticien et permet d’utiliser les mêmes équipements et matériels chirurgicaux que chez le patient. Dans certains cas, en particulier pour les survies supérieures à 3 mois, le modèle « miniporc » (15-30 kg) pourra être retenu pour ses caractéristiques de croissance plus faible. Ce modèle de cochon « miniature » permet en effet de suivre sur du long terme un dispositif in situ sans qu’il soit trop impacté par la croissance rapide de certains organes (le porc charcutier « standard » peut prendre jusqu’à 800g par jour). Pour les porcs charcutiers, la durée de survie maximale a été fixée à 6 mois afin de limiter les contraintes zootechniques liées à la manipulation d’animaux pouvant dépasser les 100kg.
Etude de la discrimination des perceptions dans un modèle de Schizophrénie chez la souris
- Maintien des lignées génétiquement modifiées
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
2 312 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, chacune pouvant passer jusqu'à trois mois en restriction hydrique cinq jours par semaine et deux heures par jour en contention. Les procédures vont du niveau léger au niveau sévère, que subissent 440 d'entre elles. S'y ajoutent une biopsie de la queue, une chirurgie stéréotaxique de trois heures pour injecter et implanter dans le cerveau, six à vingt-et-une injections intrapéritonéales, jusqu'à neuf anesthésies gazeuses et trois tests nommés, exploration, anxiété et attention, ce dernier de 45 minutes. Le porteur annonce l'identification de "cibles thérapeutiques nouvelles et précises" pour les troubles neuropsychiatriques, quand la soif et la perte de poids provoquées par la restriction en eau sont, elles, décrites au présent.
Objectifs
Percevoir avec précision la réalité extérieure est essentiel à notre survie. En particulier, les modifications de la perception sont une des caractéristiques majeures de la plupart des troubles neuropsychiatriques et neurodéveloppementaux, eux-mêmes source de souffrance et d’exclusion sociale. Bien qu'elles soient fondamentales, les bases biologiques d'une perception précise ou altérée sont très peu comprises. Dans cette étude, nous allons étudier le rôle du cerveau dans la perception. Nous évaluerons les mécanismes qui conduisent au fonctionnement et au dysfonctionnement des neurones, grâce à l'utilisation d'un modèle de souris à haut risque de troubles neuropsychiatriques. Cette recherche fera progresser nos connaissances limitées sur la façon dont les troubles neurodéveloppementaux modifient les circuits neuronaux sensoriels et affectent ainsi la perception. Ces expériences permettront l’identification de cibles thérapeutiques nouvelles et précises.
Bénéfices attendus
Les résultats de ce projet permettront de cmprendre l’implication du cerveau dans la mémoire sensorielle chez la souris, modèle bien adapté pour mimer la physiologie et certains aspects de la pathologie humaine. L’utilisation de modèles murins transgéniques appropriés apportera des données au niveau cellulaire, anatomique et fonctionnel en identifiant les structures cérébrales mises en jeu. Mieux comprendre ces structures permettra d’appréhender les processus de mémorisation et de perception, mais aussi une meilleure compréhension des maladies psychiatriques dans lesquelles ils sont altérés. Ces expériences permettront l’identification de cibles thérapeutiques nouvelles et précises.
Procédures
Biopsie de queue: 1 fois de moins d'une seconde. Injection sous-cutanée : 3 fois pour la chirurgie stéréotaxique, durée 5 secondes. Chirurgie pour injection stéréotaxique intracérébrale et implantation, 1 fois d'environ 3 heures. Etudes du comportement, 1 fois chacun: d’exploration (10 minutes), d’anxiété (10 minutes) et d’attention (45 minutes), répartis sur 2 à 3 jours. Regime hydrique: 5 jours/semaine, de 2 semaines à 3 mois. Contention pendent comportement de perception: 1 fois/jour d'environ 2 h, pour 5 jours pendent 2 semaines à 3 mois. Injection intra-péritonéale: 6-21 injections, durée 5 secondes, 1 fois/jour. Anesthesie gaseouse légér avec reveil: 5-9 fois de 15-45 minutes, 1 foi/jour.
Impact sur les animaux
La biopsie de queue peut entraîner une douleur légère de courte durée. L’anesthésie peut entraîner un stress léger de courte durée. Les injections intrapéritonéales d’anesthésiques et d’analgésiques peuvent entraîner un stress léger de courte durée. Une douleur modérée peut être associée à l’acte chirurgical. Les taches comportementales peuvent entraîner un stress modéré. Le régime de restriction hydrique entraine de la soif et une perte de poids.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort: 1) pour prélever le cerveau en vue d'études physio-histologiques sur les souris expérimentales; 2) à la fin de la période de reproduction chez les souris utilisées pour les croisements.
Remplacement
Ce projet met en jeu des approches intégrées sur animal entier, des explorations fonctionnelles et comportementales complexes (cognition) sur animal vigile, mimant la pathologie humaine et qui ne peuvent donc pas être substituées par des approches in vitro.
Réduction
Des analyses a priori de puissance statistique permettent de déterminer le nombre d'animaux minimum nécessaire. D'autres tests statistiques a posteriori choisis en fonction des distributions des populations nous permetent de comparer les moyennes et identifier des différences deux à deux entre groupes expérimentaux et génotypes. Les tests statistiques permettent également de trouver des corrélations entre les variables étudiées.
Raffinement
Les animaux seront maintenus en groupes sociaux de plusieurs animaux afin d'éviter tout stress produit par un isolement social, dans un environnement avec matériel pour faire un nid. L’état de sante des animaux et leur accès à l’eau et nourriture sont surveillés quotidiennement. La chirurgie et le post-opératoire se déroulent dans des conditions qui protègent la santé de l'animal, en lui protégeant de l’hypothermie grâce à un tapis chauffant et de la déshydratation avec une du serum physiologique. Des analgésiques sont utilisés avant et après la chirurgie, et sur les jours suivants. A la fin de la chirurgie, après le réveil complet, l'animal est replacé dans sa cage collective avec de la nourriture et de l'eau ad libitum. Les animaux sont habitués à leur manipulation afin de réduire leur stress.
Choix des espèces
La souris est un modèle de choix pour l'exploration du comportement car les régulations cellulaires mises en jeu ont été bien caractérisées dans cette espèce et une littérature abondante existe montrant une similitude avec les observations chez l’Homme. L’organisation anatomique et fonctionnelle du cerveau est relativement proche de celle de l’Homme, ce qui permet des études anatomiques et fonctionnelles. De plus, les modèles génétiquement modifiés utilisés dans ce projet ont été créés chez la souris et nous permettent de réaliser des études phénotypiques comparatives pour caractériser les voies cellulaires ou mimer certains aspects de pathologies humaines. Pour les expériences, nous utiliserons des souris adolescentes et adultes entre 5 semaines et 8 mois car c'est au cours du jeune âge adulte que la plupart des altérations de la perception sensorielle apparaissent dans les troubles neurodéveloppementaux.