Troubles nerveux

Les souriceaux visés ont 1 à 3 jours, âge auquel l'os du crâne reste assez souple pour y enfoncer une aiguille sans incision. 972 souris nouveau-nées sont utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées, soit en cours d'étude si les points limites sont franchis, soit à la fin pour prélever leurs tissus. Chacune reçoit une injection intracérébrale de composé candidat sous anesthésie gazeuse, avec pour risques déclarés un retard de croissance, une absence de prise de poids jusqu'au sevrage, un rejet par la mère et une atteinte des mouvements spontanés ou du comportement de recherche de la tétée. Les mères et les souriceaux non traités, qui ne comptent pas dans les 972, sont soit utilisés pour la formation à des gestes techniques, soit basculés vers un autre projet d'évaluation de composés.

Objectifs

En France, le nombre de personnes atteintes de maladies rares (moins d’une personne atteinte sur 2000) est estimé à 3.5 millions. Plus de 7000 maladies rares, dont 800 neurologiques, sont décrites, et de nouvelles sont identifiées chaque semaine. Les maladies rares sont généralement sévères, chroniques et handicapantes. L’atteinte pour certaines d’entre elles peut provoquer des signes cliniques pathologiques dès la naissance ou l’enfance (entre 3 mois et 6 ans), comme les encéphalopathies épileptiques et/ou développementales (Developmental Epileptic Encephalopathies ou DEEs). Les DEEs sont des maladies neurodéveloppementales rares, génétiques et syndromiques, caractérisées par une déficience intellectuelle, des troubles du langage, un développement moteur potentiellement altéré et des crises d'épilepsie d'apparition précoce, souvent accompagnées d'une régression du développement. Les traitements actuels (médicaments antiépileptiques) sont peu efficaces pour les formes rares, et les interventions chirurgicales sont lourdes et risquées chez les jeunes enfants. Il est nécessaire d’explorer de nouvelles approches thérapeutiques pour améliorer la qualité de vie et l’apprentissage des patients. Les composés étudiés, sélectionnés après des tests in silico et in vitro, sont testés chez la souris adulte afin d’évaluer leur tolérabilité et leur efficacité sur une cible d’intérêt. Les meilleurs candidats sont retenus et testés chez la souris nouveau-née (phases de développement cérébral similaire entre un souriceau de 3 jours et un nourrisson humain de 3 mois) afin d’évaluer leur effet dans le cadre du traitement des maladies épileptiques rares, et destinés à être administrés à de jeunes enfants (à partir de 3 mois). Il est essentiel d’évaluer l’effet de nos candidats médicaments pendant les stades de développement du cerveau où les crises épileptiques se manifestent le plus dans le cadre des DEEs. Les traitements pharmacologiques peuvent avoir des effets différents sur un cerveau en développement (nouveau-né) par rapport à un cerveau plus mature (souris sevrée, jeune adulte ou adulte). L’objectif de ce projet est de définir un modèle permettant d’administrer nos candidats médicaments dans des zones spécifiques du cerveau de souris nouveau nées âgées de 1 à 3 jours par voie intracérébrale. En effet, les candidats médicaments ne passant pas la Barrière Hémato-Encéphalique, nous sommes obligés de les administrer par voie intra-cérébrale.

Bénéfices attendus

Ce projet s’inscrit dans le cadre de la stratégie de recherche en neurosciences. Les traitements de la DEE reposent sur la prescription de médicaments antiépileptiques, qui ne sont pas toujours efficaces pour les formes rares d’épilepsie, et sur des interventions chirurgicales curatives (ablation de la zone épileptogène, radiochirurgie cérébrale ou thermocoagulation) qui peuvent être lourdes et risquées notamment chez les jeunes enfants. Les futurs candidats médicaments évalués dans ce projet sont connus pour ne pas passer la Barrière Hématoencéphalique (barrière naturelle qui sépare le cerveau du reste du corps). Ils seront donc administrés directement dans le système nerveux central (SNC) des patients afin de permettre un ciblage direct de celui-ci, augmentant ainsi l’efficacité des traitements, et diminuant les effets secondaires qui pourraient survenir après une administration orale ou intraveineuse, améliorant ainsi grandement la qualité de vie des patients. Les bénéfices attendus de ce projet sont de caractériser les potentiels candidats médicaments et de déterminer leur efficacité sur une cible donnée dans le cadre de maladies rares neurologiques infantiles. Chez la souris, afin de mimer au mieux la voie d’administration humaine, les composés seront administrés par voir intracérébrale.

Procédures

- Administration de composés étudiés par voie intracérébrale sous anesthésie générale gazeuse et couverture analgésique (durée maximale de 15 minutes – 1 seule fois en début d’expérience) - Administration sous-cutanée des médicaments vétérinaires analgésiques (contention d’une durée maximale de 30s) et administration intra-péritonéale des médicaments vétérinaires analgésiques (contention d’une durée maximale de 30s) avant l’euthanasie en fin d’étude.

Impact sur les animaux

Une potentielle source de stress ou douleur peut provenir lors : - Des administrations d’anesthésique Intra péritonéales en amont de la perfusion intra-cardiaque. La contention de 30s et l’administration d’environ 10s peuvent également générer un léger stress. - De la phase d’anesthésie gazeuse (durée maximale de 20min) et du suivi post-anesthésie qui peuvent générer un stress modéré. - De l’administration de composés par voie intra-cérébrale sous anesthésie générale, d’une durée maximale de 30s qui peut générer un stress modéré. Une potentielle source de nuisance peut survenir lors : - D’une non prise de poids des souriceaux jusqu’au sevrage pouvant être induite par l’administration du composé ainsi qu’un retard de croissance (nuisance modérée) - Du rejet de la mère (nuisance modérée) Les composés administrés peuvent également induire des effets cliniques (par exemple atteinte des mouvements spontanés, retard du comportement de recherche de la tétée) et provoquer une nuisance pour l’animal (durée maximale de l’étude : 60 jours).

Devenir

Tous les souriceaux inclus dans les procédures sont soit euthanasiés en cours d’étude si des points limites éthiques sont atteints, soit euthanasiés en fin d’étude afin de réaliser des prélèvements de tissus qui permettront d’effectuer des analyses biochimiques (effet des composés sur l’expression de la protéine d’intérêt par exemple). De plus, les mères ainsi que les souriceaux non-traités, non inclus dans les procédures de cette demande de projet seront soit utilisés pour de la formation à des gestes techniques, soit utilisés dans des études d’évaluation d’efficacité de composé faisant l’objet d’un autre projet autorisé.

Remplacement

La recherche de nouveaux médicaments dans le domaine des maladies neurologiques rares repose sur une première étape d’identification de molécules efficaces sur leur cible au moyen de tests in vitro (cultures de neurones primaires, cellules souches…) et in silico. Toutefois l’efficacité thérapeutique d’une molécule ne peut être démontrée qu’après administration chez l’animal. Il est donc nécessaire que les molécules les plus abouties dans leur développement soient administrées in vivo. Plus spécifiquement pour ce projet, seul l’animal sain possède de façon intégrée un répertoire comportemental et des caractéristiques neurophysiologiques permettant d’évaluer l’activité de candidats médicaments pour le traitement de maladies neurologiques rares.

Réduction

Un premier filtre in vivo est effectué via une autre autorisation de projet afin d’identifier les meilleurs candidats médicaments pharmacologiquement intéressants. En effet, des études préalables permettront d’évaluer la tolérabilité des composés sur des souris adultes ainsi que leur efficacité sur une cible d’intérêt, afin de pouvoir sélectionner les candidats médicament les plus puissants. A l’issue de ce premier filtre, les administrations chez la souris nouveau-née pourront être réalisées sur un nombre restreint d’animaux (6 souris maximum par groupe) et sur des animaux des deux sexes (la détermination sexuelle ne pouvant être sûre qu’à partir de 21 jours) dans le cadre de l’évaluation pharmacologique des composés. Une consultation du service de Biostatistique sera effectuée après la réalisation des premières études afin de réduire au maximum le nombre d’animaux par groupe mais en assurant l’obtention de résultats exploitable et reproductibles. Au cas par cas, en fonction du projet de recherche concerné et des questions posées, une consultation statistique sera programmée pour réajuster le nombre d’animaux nécessaire ainsi que pour travailler sur le design expérimental le plus adapté. Lors des prélèvements effectués à la fin des études après euthanasie des souris, un maximum de tissus seront collectés sur un même animal. Chaque tissu, cérébral ou périphérique, sera séparé en plusieurs échantillons permettant ainsi la multiplication des analyses biochimiques et/histologiques potentiellement réalisables. Ce processus nous permet de limiter au maximum le nombre d’animaux utilisé par projet de recherche.

Raffinement

Les souriceaux seront stabulés avec leur mère jusqu’au sevrage (21 jours) puis maintenus en groupes sociaux une fois retirés de leur mère, dans un environnement adapté limitant au maximum les facteurs de stress (bruits, manipulations fréquentes …) et en séparant les mâles des femelles pour les études de plus de 21 jours. Phase d’administration (20 min max de l’induction de l’anesthésie au réveil de l’animal) sous anesthésie générale gazeuse sur couverture chauffante. Aucune incision ne sera nécessaire pour insérer l’aiguille d’injection dans les ventricules – l’os du crâne étant encore souple chez un souriceau de 1-3 jours. Observation des souriceaux effectuée durant la phase de réveil et lors du replacement dans la cage avec la mère après un réveil complet. Une grille de score spécifique réalisée par une analyse comportementale (1h, 3h, 6h et 24h après administration) établira un score de tolérabilité des candidats médicaments. Tout animal ayant atteint un ou plusieurs points limites définis par la grille de score, sera euthanasié. Suivi de l’état général des animaux réalisé quotidiennement (durée max de 60 jours). Le suivi du poids sera réalisé 1 à 2 fois par semaine pendant les 10 premiers jours post-administration afin de limiter au maximum le rejet de la mère. Une estimation visuelle de la bonne croissance des souriceaux administrés sera effectuée en regard d’un animal contrôle non-administré. Pour diminuer les risques de rejet: - Mise en contact de la femelle gestante, dès son arrivée et jusqu’au début des études, avec les odeurs qu’elle rencontrera sur les nouveau-nés (solutions désinfectantes, gants…) - La cage d’une femelle qui vient de mettre bas ne devra pas être nettoyée pendant 2 semaines. Si un nettoyage ou un changement de litière est nécessaire au cours des premiers jours, le nid entier sera transféré dans la nouvelle cage. - Les administrations seront faites sur une première moitié de la portée puis sur la seconde afin que la mère ait toujours des nouveau-nés avec elle - Avant la réintroduction des souriceaux dans la cage de la mère après administration, ils seront frottés avec le nid souillé afin d’en être réimprégnés de l’odeur. L’hébergement sera enrichi : bâtonnet de coton et sizzle pad pour le nid en plus d’un tube en plexiglass et d’un bâtonnet en bois La phase de prélèvement se déroulera sous analgésie (buprénorphine 0.1ml/10g ou méthadone 10mg/kg en SC) et anesthésie profonde (kétamine 120mg/ml et de xylazine 12mg/ml en IP).

Choix des espèces

La souris saine présente une forte homologie génétique, physiologique et comportementale avec l’homme et apporte ainsi une forte valeur translationnelle. 90% des gènes humains ont un équivalent chez la souris saine, permettant d’évaluer l’efficacité des composés sur les cibles génétiques sans avoir systématiquement recours à des souris génétiquement modifiées. Afin d’évaluer l’effet de nos composés dans le cadre des DEEs, il est important de développer des modèles vivo adaptés au stade de développement cérébral et physiologique des patients atteints. Ainsi, il s’avère nécessaire de réaliser les études sur des souris nouveau nées. Les procédures d’évaluations décrites dans ce projet s’appuient sur une littérature scientifique et une expertise interne robustes. Les administrations seront réalisées sur des souriceaux âgés de 1 à 3 jours. Afin d’évaluer l’effet de nos composés dans le cadre des épilepsies rares infantiles, il est important de développer des modèles vivo adaptés au stade de développement cérébral et physiologique des patients atteints. Ainsi, il s’avère nécessaire de réaliser les études sur des souris nouveau-nées.

Fournir des anticorps à des équipes de recherche publiques ou privées, à raison d'environ 2 milligrammes par animal : 200 lapins New Zealand White sont utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacun reçoit quatre injections d'une information génétique codant l'antigène visé, par voie intradermique, intramusculaire ou sous-cutanée, puis subit trois prélèvements sanguins de 25 à 40 minutes après administration orale d'un tranquillisant. Le porteur signale de la fièvre, un inconfort modéré et l'apparition de petites boules au point d'injection, et compte deux lapins par protocole. Tous sont tués en fin de protocole parce que chaque immunisation est spécifique d'un antigène, ce qui interdit de les réutiliser ailleurs.

Objectifs

L’objectif du projet est de générer par une approche d’immunisation génique des anticorps de lapin contre des antigènes d’intérêt pour le compte de différentes équipes de recherche publiques ou privées. L’immunisation correspond à un processus d’éducation et d’activation du système immunitaire contre un antigène spécifique. Parmi les différentes approches d’immunisation existantes, l’immunisation génique sera utilisée. Cette approche émergente vise à faire produire transitoirement un antigène en administrant une information génétique codant in situ pour un antigène spécifique, initiant ainsi une réponse immunitaire. Les anticorps obtenus seront utilisés dans des approches allant de la recherche au diagnostic. Le nombre de lapins prévus par protocole permettra d’obtenir une quantité suffisante d’anticorps (environ 2 milligrammes par lapin) pour une utilisation sur plusieurs années.

Bénéfices attendus

Les anticorps polyclonaux seront des auxiliaires et des réactifs employés non seulement dans des procédés relatifs à la biochimie, à la biologie moléculaire et à l’immunohistochimie, mais aussi à des fins diagnostiques voire thérapeutiques. Les anticorps développés dans le cadre de projets de recherche, permettront de localiser, d’identifier ou de purifier des protéines synthétisées au sein des cellules, d’un tissu ou d’un organe.

Procédures

4 injections en intradermique, en intramusculaire ou en sous-cutanée de l’information génétique codant pour l’antigène d’intérêt (8 minutes) 3 prélèvements (durée 25 à 40 minutes par prélèvement).

Impact sur les animaux

Les prélèvements de sang n’entrainent pas de gêne particulière (inconfort mineur), le volume de sang étant adapté au poids de l’animal en accord avec les recommandations relatives aux volumes sanguins maximaux prélevés du guide Gircor. Les prélèvements seront réalisés après administration par voie orale d’un tranquillisant à effet vasodilatateur, permettant de prélever le lapin dans de bonnes conditions pour le lapin et l'expérimentateur. L'injection couplée à un agent de transfection peut provoquer l’apparition de fièvre et d’inconfort modéré, pouvant se traduire par une légère diminution de la mobilité pendant les premières heures suivant l’injection (apparition de petites boules correspondant au dépôt de l’émulsion antigène-agent de transfection). Les manipulations des lapins étant source de stress, une habituation sera mise en œuvre, afin de mettre en place une relation de confiance entre le lapin et les expérimentateurs.

Devenir

Tous les animaux sont concernés par l'euthanasie. Les projets étant spécifiques d’un antigène, nous ne pouvons pas réutiliser les animaux pour d’autres protocoles, les animaux sont donc tous euthanasiés en fin de protocole.

Remplacement

La méthode usuelle pour produire des Anticorps Polyclonaux (AcP) reste l’immunisation de l’animal avec des préparations antigéniques, souvent combinées à un adjuvant qui accroît la réponse immunitaire. Les AcP sont produits chez les animaux vivants, puisqu’il n’existe pas de méthode substitutive aussi efficace pour cette production. L’immunité humorale correspond à un processus complexe impliquant différents acteurs du système immunitaire in vivo. Ce processus se traduit par la production d’un répertoire diversifié d’immunoglobulines répondant à un grand nombre d’antigènes. In vivo, l’adaptation accrue du système immunitaire vis à vis de l’antigène au fur et à mesure des immunisations est indispensable pour obtenir des anticorps notablement plus spécifiques et pertinents que ceux obtenus avec des systèmes de développement in vitro. En effet, les techniques partant de banque naïve ne permettent généralement pas une obtention aisée (en termes de temps, budget et matériels) d’une large gamme d’anticorps de hautes affinités ciblant différents épitopes.

Réduction

Le nombre d’animaux (2 lapins par protocole) pour l’obtention de réactifs intervenant notamment dans la caractérisation de molécules thérapeutiques, a été adapté au plus juste par rapport au besoin de sérum pour les investigations et les recherches au regard de notre recul sur ce protocole. La quantité d’anticorps générés sera suffisante pour des investigations poussées sans avoir à réimmuniser des animaux.

Raffinement

Les animaux sont prélevés et euthanasiés en dehors de la pièce de stabulation pour éviter toute transmission de stress. La pièce de stabulation est à l'abri de toute nuisance sonore. L'observation quotidienne des animaux par le personnel compétent permet une détection précoce de tout risque d'atteinte d'un point limite et ainsi une intervention adaptée au plus tôt. Des tableaux de points limites ont été mis en place avec notre vétérinaire. L’établissement des points limites mis en œuvre se base sur 3 critères principaux : comportementaux (éveil, posture, comportement exploratoire, locomotion, agressivité, vocalisation…), signes cliniques (apparence générale, aspect du pelage, ouverture des paupières, éventuelles lésions…) et zootechniques (abreuvement, poids, …). L’observation de l’un de ces paramètres, permet de définir un score clinique, avec différents niveaux : normal, observer attentivement avec mise en œuvre potentielle d’antalgies, souffrance sévère : arrêt immédiat du protocole et remise en cause de la procédure expérimentale. Ces mesures en accord avec le principe d’amélioration (raffinement), constitue un outil permettant d’atteindre les objectifs scientifiques tout en minimisant autant que possible la souffrance animale. Les points limites mis en place au sein de notre structure pour ce protocole permettent d’atteindre l’objectif de l’étude avant même l’installation d’une souffrance. Les prélèvements seront réalisés après injection d’une molécule, qui possède un effet tranquillisant, permettant une réalisation du prélèvement moins stressante pour l'animal.

Choix des espèces

L'espèce utilisée est choisie avec soin. Nous prenons en compte les facteurs suivants : 1) la quantité nécessaire d'anticorps ou d'antisérum (choix d’animaux de plus grandes tailles lorsqu'on a besoin de grandes quantités d'anticorps); 2) la relation phylogénétique entre l'espèce d'où provient l'antigène protéique et l'espèce utilisée pour produire l'anticorps; 3) la fonction effectrice des AcP provenant de l'espèce productrice d'anticorps; 4) l'utilisation prévue des anticorps. Dans le cadre de cette procédure expérimentale, les lapins New Zealand White ont été retenus, car ils permettront de fournir une quantité suffisante d'anticorps, via la mise en protocole d'un nombre restreint d'individus, avec un risque d'échec du projet très faible. De plus, ces lapins sont communément utilisés pour la production d'AcP, ils sont faciles à manipuler et produisent des antisérums à titre élevé et à forte affinité. La meilleure production d’anticorps est obtenue chez les jeunes adultes. Les lapins entreront en protocole dès l’âge de 3 mois. Auparavant ils auront subi une période de quarantaine de 21 jours, en absence d’incident durant ce temps, ils seront alors aptes à rentrer en protocole.

Un primate est choisi ici parce qu'il est proche de l'humain, et le singe écureuil plutôt que le macaque parce que sa tête entre dans des IRM plus puissantes. 18 singes écureuils vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie subit une lésion chirurgicale du cerveau destinée à provoquer une héminégligence, soit la perte de perception de la moitié du champ visuel, et chaque animal peut subir jusqu'à quatre chirurgies de sept à huit heures ainsi que quatre séances d'IRM de sept heures. L'isolement nécessaire aux tâches comportementales peut provoquer des stéréotypies et des dépilations, et les animaux lésés sont tués trois puis douze mois après l'opération, pour confirmer par histologie ce qui a été observé de leur vivant.

Objectifs

Une très large majorité des cas d’accident vasculaire cérébral droit montre des troubles de la perception consciente qui conduisent à des symptômes neuropsychologiques handicapants tels que l’héminégligence. Ce trouble se caractérise par une perte de la perception de la moitié du champ visuel. Les patients héminégligents semblent vivre dans un monde amputé d’une moitié ; ils ne mangent pas la partie gauche de leur plat, ne voient pas les obstacles situés sur le côté gauche, mais plus important encore, la vie quotidienne d’un patient héminégligent présente plusieurs dangers, qui incluent des risques d'accidents de la route et des chutes graves. Seulement quarante pourcents des patients héminégligents récupèrent une capacité visuelle normale dans les 6 mois qui suivent leur accident vasculaire. Cela signifie que chaque année, 480.000 nouveaux patients européens resteront héminégligents, ce qui nuit à leur qualité de vie et les empêche de retourner au travail. Il a récemment été démontré qu'une bonne communication entre deux aires du cerveau (le lobe frontal et le lobe pariétal) est essentielle à la récupération de l’héminégligence. Cependant, chez l’animal, la récupération de l’héminégligence est rapide et spontanée même dans les cas de coupure de communication entre ces deux régions du cerveau. Les primates utilisent donc un mécanisme de récupération qui n’existe pas chez l’être humain. C’est pourquoi ce projet propose d’étudier la récupération de l’héminégligence chez le primate afin de découvrir de nouvelles pistes thérapeutiques chez l’être humain.

Bénéfices attendus

En étudiant la récupération de l’héminégligence chez le primate, ce projet a pour objectifs de mieux en comprendre les mécanismes et ainsi d’en déduire de nouvelles pistes thérapeutiques. A terme un traitement pourrait améliorer la récupération des patients souffrant d’héminégligence suite à un accident vasculaire cérébral. De plus, en validant l'utilisation du primate comme modèle d’héminégligence et en proposant des tests d’évaluation de ce trouble adaptés, notre étude apporte une base indispensable aux tests de traitements pharmacologiques. Cette étape est nécessaire avant la mise en place des essais chez l’être humain. Cela représente un gain de temps important dans le processus de développement d’éventuels traitements.

Procédures

Tous les animaux réaliseront 4 séquences complètes d’imagerie par résonance magnétique (IRM) au maximum et avec une durée maximale de 7 heures. Afin de maintenir la tête des animaux pendant les enregistrements, un dispositif sera implanté sur la tête d’une partie des animaux au cours d’une procédure chirurgicale (1 fois, 8 heures au maximum) réalisée sous anesthésie générale avec une analgésie adaptée. Il est possible que d’autres chirurgies soient effectuées (3 au maximum par animal, 7 heures maximum par chirurgie) dans le cas où l’animal perdrait son dispositif ou si les soins d’entretien devenaient difficiles. Ces animaux auront ainsi au maximum 4 chirurgies (1 pour la pose du dispositif, 1 pour sa remise en place et 2 entretiens pour l’entretien du dispositif). Afin de créer le trouble de l’héminégligence, une lésion chirurgicale du cerveau est réalisée durant une chirurgie chez une partie des animaux avec une durée d’anesthésie maximale de 8 heures. Afin d’éliminer la douleur durant la chirurgie et après l’opération, les animaux recevront des anti-douleurs. Les animaux implantés du dispositif d’observation participeront à des enregistrements de l’activité du cerveau et des neurones pendant qu’ils réalisent des tests visuels. Ces enregistrements dureront au maximum 2 heures sur une période comprise entre 3 et 12 mois. Les animaux anesthésiés participeront à des enregistrements de l’activité du cerveau. Ces enregistrements dureront au maximum 2 heures sur une période comprise entre 3 et 12 mois. Les animaux seront euthanasiés. Les deux groupes ayant eu une lésion seront euthanasiés respectivement 3 et 12 mois après la lésion. Le groupe contrôle seront euthanasiés après que l’euthanasie des deux autres groupes ait été réalisée.

Impact sur les animaux

Il est attendu que la lésion réalisée induise une perception altérée de la moitié de leur vision et impacte leur comportement (déplacement et alimentation difficiles pouvant entraîner une perte de poids). L’espèce présente une sensibilité à l’anesthésie avec notamment un risque augmenté d’arrêt cardio-respiratoire. Les animaux ayant eu une chirurgie (retrait d’une partie du crâne, lésion et pose de chambre d’enregistrement/système de fixation de la tête) pourront ressentir de la douleur à la suite de la chirurgie. La chirurgie peut, dans certains cas, causer une accumulation de liquides et/ou abîmer la couche de tissu protectrice du cerveau. Les animaux soumis à une anesthésie et à une chirurgie pourront présenter des difficultés à se déplacer (de 1 à 4 jours). L’implantation d’une chambre d’enregistrement/système de fixation de la tête peut induire une difficulté à se déplacer et des collisions à cause de l’encombrement (pendant quelques jours avec une variabilité individuelle). L’isolement nécessaire aux tâches comportementales peut induire un stress chez l’animal concerné. Celui-ci peut notamment se manifester par des stéréotypies (gestes répétitifs, rythmés sans but apparent) ou des dépilations. Suite à des bagarres, une chute ou un choc, l’animal pourrait perdre son dispositif composé de la chambre d’enregistrement et du système de fixation de la tête. L’installation de la chambre d’enregistrement peut faciliter une infection.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à l’issue des procédures afin de pouvoir effectuer différents prélèvements (cerveau...) pour des analyses post-mortem. Les analyses histologiques qui nécessitent l’euthanasie des animaux sont indispensables pour confirmer les données obtenues sur l’animal vivant afin de répondre à notre objectif scientifique. Il n’existe à ce jour aucune méthode qui nous permettrait d’obtenir cette confirmation sans nécessiter l’euthanasie des animaux.

Remplacement

Ce projet a pour objectifs de comprendre et de manipuler à des fins thérapeutiques les processus de récupération du cerveau suite à un accident vasculaire chez le primate. Ces processus sont complexes ce qui rend difficile/impossible à l’heure actuelle leur modélisation. Dans ce contexte, il est impossible de remplacer l’utilisation d’animaux vivants par des méthodes alternatives. Par ailleurs, il est indispensable d’obtenir des données d’études sur les modèles animaux avant de pouvoir tester de nouvelles approches thérapeutiques chez les patients humains. Le modèle animal et en particulier l’utilisation du primate non-humain est donc le plus pertinent pour espérer une transposition à l’homme la plus fiable possible.

Réduction

La taille des groupes et le nombre total d’animaux nécessaire pour cette étude a été déterminée par des calculs de puissance. L’espèce présente une sensibilité à l’anesthésie avec notamment un risque augmenté d’arrêt cardio-respiratoire. Ainsi, il a été ainsi établi que 18 animaux au total seraient nécessaires pour la réalisation de ce projet. Des tests statistiques seront réalisés pour obtenir une interprétation fiable des résultats. Deux animaux de ce projet ont déjà réalisé des procédures de classe légère ou modérée lors d’un précédent projet validé par le comité́ d’éthique et ayant obtenu une autorisation.

Raffinement

Les procédures du projet ont été raffinées en plusieurs points. Tout d'abord, pour l'état général des animaux, les entraînements comportementaux se font par renforcement positif (récompense) pour créer une routine qui limite les contentions et le stress lors des manipulations et les tâches demandées. Des adaptations ont également été faites pour l'hébergement, l'enrichissement et l'alimentation afin de stimuler les animaux (recherche de nourriture, jeux, vidéo...) et limiter les comportements anormaux (mouvements répétitifs, immobilité). Ensuite, pour les chirurgies et IRM du projet, ces actes sont réalisés sous anesthésie générale avec la mise en place d'anti-douleurs adaptés (avant, pendant et après l'opération), surveillance accrue de l'animal anesthésié pour éviter toutes les complications (déshydratation, baisse de la température, rythmes cardiaque et respiratoire, infection...). Ces risques sont bien identifiés et une réponse est apportée à chaque point. Par exemple, des tapis chauffant pour la température, du gel ophtalmique pour l’hydratation des yeux, une désinfection et utilisation de matériel stérile pour éviter l’infection, un anesthésique local pour l’intubation et l’installation des barres d’oreilles (dispositif de maintien de la tête fixe), l’intubation pour sécuriser la respiration, du matériel chirurgical permettant d’avoir un geste précis et de limiter les saignements... Le dispositif implanté sera le plus petit possible pour le confort de l’animal et sera posé dans des règles strictes d’asepsie. La fréquence des IRM sera limitée à une fois par semaine. Durant la phase post opératoire, à chaque anesthésie la récupération de l’animal devra être complète avant la poursuite du reste du projet. Après lésion, les animaux sont hébergés par 2 dans des cages ajustables pour prévenir les chutes. Ces cages conservent des aménagements permettant une stratification de l’espace tout en préservant l’animal des risques de chute. Une alimentation riche pourra être proposé pour faciliter la récupération. À la suite des différentes chirurgies, les comportements alimentaires et sociaux des animaux peuvent être modifiés, ils feront donc l’objet d’une surveillance augmentée. Des observations post-anesthésie et post-chirurgie régulières et rigoureuses seront faites pour détecter le moindre inconfort de l’animal.

Choix des espèces

La complexité des processus de récupération d'un accident vasculaire cérébrale rend indispensable d’utiliser un modèle suffisamment proche de l’Homme pour tester ensuite de nouvelles stratégies thérapeutiques. Le primate non-humain est ainsi un modèle particulièrement approprié pour notre étude. De plus, les capacités d’apprentissage des singes permettent la réalisation de tâches comportementales similaires à celles réalisées par l’Homme. La complexité du cerveau rend difficile/impossible à l’heure actuelle, la modélisation de ces processus. Il est primordial d’étudier ces aspects dans un modèle primate non-humain. Il y a plusieurs raisons motivant le choix du singe écureuil par rapport à d’autres espèces de primates : Le choix de cette espèce a été fait car le singe écureuil est plus facile d’accès et est particulièrement adapté à ce genre d’étude en comparaison du macaque. La taille de cette espèce est un paramètre intéressant puisqu’il permet d’utiliser des appareils IRM plus puissants dont le diamètre d’entrée est plus petit. De plus, le choix ne s’est pas porté sur les rongeurs car contrairement aux primates non humains, les rongeurs ne semblent pas présenter de symptômes d’héminégligence. Par ailleurs, nous n’avons pas choisi le macaque car il a été démontré qu’une lésion de la zone cérébrale causant le trouble de l’héminégligence chez cette espèce induisait des symptômes qui pouvaient perdurer plusieurs mois, voire même plusieurs années. Ces différents points expliquent les raisons pour lesquelles nous avons décidé d’utiliser le modèle du singe écureuil pour ce projet. Les animaux utilisés seront tous adultes (âge supérieur à 3 ans). Étant donné que l’âge est un facteur de risque pour les accidents vasculaires cérébraux, nous utiliserons des animaux les plus âgés possibles. En effet, il a été observé chez d’autres espèces de primates que par rapport aux plus jeunes, les animaux âgés étaient plus sensibles à la lésion et que le syndrome obtenu était généralement plus stable.

Aucune des 40 souris ne sortira vivante de ce projet, le porteur jugeant qu'il n'est pas concevable de garder en vie des animaux non-humains chez qui une sclérose en plaques expérimentale a été induite. Elles subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, avec deux injections destinées à déclencher la maladie, puis un traitement par voie intraveineuse tous les trois jours ou par voie intranasale chaque jour pendant vingt jours, et des séances de radiologie nucléaire sous anesthésie après injection d'un composé radioactif. La paralysie induite commence par la queue avant de gagner la démarche, et le porteur indique avoir défini des points limites pour éviter les stades élevés. Pour justifier ce recours, il affirme qu'il lui "faut utiliser un organisme vivant comme une souris" afin de vérifier que ses composés se distribuent dans le système nerveux central.

Objectifs

Le projet a pour but de tester un composé pour son rôle neurorégénérateur dans un modèle murin de sclérose en plaques

Bénéfices attendus

La sclérose en plaques touche aujourd'hui 120 000 personnes dont 700 enfants en France. Le bénefice sera de mettre en évidence un composé capable d'induire de la régénération neuronale testable chez les patients atteints de sclérose en plaques.

Procédures

Les animaux recevront deux injections pour induire la pathologie. Dans la première phase, la radiologie nucléaire sera utilisée sur des animaux sous anesthésie après une injection d'un composé radioactif. Dans la deuxième phase, le traitement se fera par injection intraveineuse tout les 3 jours ou intranasale tout les jours pendant 20 jours.

Impact sur les animaux

La pathologie se traduit par une induction de paralysie graduelle commencant par la queue (score clinique 1), et une démarche anormale (score 2).

Devenir

Les animaux seront euthanasiés en fin de procédure car il n'est pas concevalble de garder en vie/réutiliser des animaux pour lesquels une sclérose en plaques expérimentale a été induite.

Remplacement

Il nous faut utiliser un organisme vivant comme une souris pour vérifier que nos composés sont capables de se distribuer dans le système nerveux central après injection en périphérie.

Réduction

Le nombre d'animaux utilisés a été défini suivant les connaissances actuellement rapportées du modèle afin d'obtenir des résultats interprétables. Seule la voie d'injection permettant une biodistribution significative du composé sera retenue pour les projets ultérieurs.

Raffinement

L'utilisation de cage digitale permettant d'enregistrer le mouvement des animaux (activité motrice non forcée) va nous permettre d'obtenir des mesures plus fines pour un stade de paralysie donné et ainsi éviter les stades élevés. Des points limites limitant la sévérité de la maladie ont été définis. La combinaison des personnels impliqués présentent toutes les compétences requises en expérimentations animales pour mener à son terme le projet. Notre stratégie de rafinement comporte l'utilisation de nourriture au sol, d'un gel évitant le dessechement des yeux lors de l'imagerie et l'anesthésie.

Choix des espèces

Le modèle murin appelé experimental autoimmune encephalitis est standard dans l'étude de la sclérose en plaques chez la souris adulte qui comporte un système immunitaire mature nécessaire à l'induction de la pathologie.

Le ventre de souris gestantes est ouvert sous anesthésie pour injecter un gène humain dans le cerveau de leurs fœtus, suivi d'une électroporation de moins de quinze minutes. 910 souris vont être utilisées, mères, fœtus et nouveau-nés confondus, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées par une chirurgie terminale destinée à prélever le cerveau. L'objet est de savoir si treize gènes propres à l'espèce humaine modifient la forme et les connexions des neurones du cervelet, un protocole d'organoïdes cérébelleux humains existant depuis cette année mais restant, selon le porteur, à optimiser. Chez les mères, il décrit des douleurs après l'opération, une infection possible de la plaie et une rupture des points de suture qui constituerait un point limite, chez les fœtus une rare interruption de gestation, et chez les souriceaux une simple "gêne légère et momentanée".

Objectifs

L’espèce humaine présente des caractéristiques cognitives supérieures qui ont été en partie liées à l’évolution du cortex cérébral. Mais l’implication des autres régions du cerveau, comme le cervelet, reste largement inexplorée malgré son association avec les fonctions cognitives supérieures (comme le langage) et les troubles cognitifs (comme l’autisme et la dyslexie). De plus, le cervelet humain présente des caractéristiques divergentes par rapport à d’autres espèces, aux niveaux anatomique, fonctionnel et comportemental, dont les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents sont inconnus. Les mécanismes moléculaires qui participent à l’évolution des neurones et circuits neuronaux reposent en partie sur des gènes dupliqués spécifiquement humains (absents des génomes d’autres espèces) ou des gènes spécifiquement exprimés chez l’humain (expression absente chez les autres espèces). Le rôle de cette étude est d’étudier l’effet de ces innovations moléculaires sur le développement des neurones et circuits du cervelet. Nous avons une liste de 13 gènes candidats basés sur des données publiques d'expression de gènes au cours du développement dans le cervelet humain et non chez la souris et l’opossum. Pour étudier un effet fonctionnel de ces gènes, nous devons faire des expériences de gain-de-fonction dans un cervelet de Mammifère, c'est-à-dire exprimer artificiellement un gène humain pour mimer son action . Le cervelet a une structure conservée entre les Mammifères, c’est pourquoi nous choisissons la souris comme modèle, comme Mammifère le plus éloigné de nous phylogénétiquement (=dans l'arbre des espèces animales). De plus il s’agit d’une espèce pour laquelle le cervelet est très caractérisé d’un point de vue cellulaire, développemental, anatomique, et fonctionnel. Les objectifs de cette études sont : 1) d’étudier, parmi les gènes d’intérêts, lesquels sont suffisants chez la souris pour altérer la morphologie des neurones du cervelet, leur connectivité neuronale ainsi que sur la vitesse de maturation des neurones, 2) d’étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents pour les 3 gènes candidats dont l’effet sera le plus flagrant.

Bénéfices attendus

A court terme, les résultats de ce projet augmenteront nos connaissances sur les effets de gènes spécifiquement humains dans le développement du cervelet de Mammifère. Cela permettra d’ouvrir un nouveau champ de l’évolution du système nerveux humain, en dehors du cortex cérébral. A plus long terme, les résultats pourraient mettre en évidence une sensibilité propre à notre espèce à certains troubles cognitifs (spectre autistique), moteurs (ataxie cérébelleuse) ou encore la dyslexie. Ils pourraient aussi ouvrir de nouvelles possibilités thérapeutiques pour ces troubles.

Procédures

Procédure 1: laparotomie sous anesthésie générale de la mère suivie d'injection ventriculaire cérébrale sur foetus suivie d'une électroporation (

Impact sur les animaux

Les effets indésirables sur les animaux sont : - chez la mère : de rares problèmes post-opératoires comme des douleurs (associées à une perte de poids ou un état de prostration), l’infection de la plaie, ou une rupture des points de suture, qui constituraient un point limite. - chez le fœtus : une rare interruption de la gestation. - chez le souriceau : une gène légère et momentanée au point d'injection.

Devenir

Tous les animaux seront utilisés pour les procédures décrites.

Remplacement

Une première alternative à l’approche expérimentale décrite dans ce projet serait l’utilisation d’une autre espèce de Vertébré tel que le poisson zèbre, qui possède également un cervelet. Cependant l’organisation et le développement du cervelet chez les Vertébrés non-Mammifères sont trop divergentes comparé aux Mammifères pour pouvoir interpréter nos expériences de gain de fonction. Une autre option alternative à l’approche expérimentale décrite dans ce projet serait la culture in vitro de cellules souches de souris ou humaines, suivie d’une différentiation en organoïde cérébelleux. C’est une approche qui va être établie en parallèle dans notre laboratoire, pour laquelle un protocole existe depuis cette année pour les cellules humaines mais qui reste à être optimisé. En effet, ce type de culture ne permet pas à ce jour de récapituler l’ensemble des aspects anatomiques observés dans un cervelet in vivo (connectivité neuronale). De plus, ces approches ne permettent pas d’étudier des réseaux neuronaux dans un cervelet qui est intégré à un organisme in vivo, avec des stimulations sensorielles et un contrôle moteur, qui sont clefs dans la maturation neuronale cérébelleuse. De plus, ces approches in vitro manquent d'une composante critique que sont les fibres grimpantes qui proviennent d’une autre région du tronc cérébral, l’olive inférieure.

Réduction

Ce projet nécessitera au maximum 910 souris. Les procédures visent à limiter l’utilisation d'animaux tout en obtenant suffisamment de données. Dans nos différentes approches, nous voulons connaître l'effets de gènes humains sur le développement des neurones. Nous commencerons pour chaque gène candidat par 2 portées. Pour les gènes montrant des résultats flagrant, nous reproduirons nos résultats pour les confirmer et les consolider statistiquement. Cette approche permet de ne pas utiliser le nombre maximal de portées pour les gènes sans effet sur le développement neuronal (résultat négatif). Pour diminuer le nombre d'animaux, nous epxrimerons à chaque fois le gène di'intérêt dans la moitié des animaux de la portée, et une condition contrôle dans l'autre moitié. Ainsi, le nombre d’animaux a été estimé au plus juste de façon à répondre aux exigences pratiques et statistiques. Enfin, le contrôle des paramètres environnementaux mais également du statut sanitaire des animaux permettra de limiter la variabilité des résultats expérimentaux obtenus, et ainsi de réduire le nombre d’animaux nécessaire à l’obtention de résultats statistiquement valables.

Raffinement

Les souris utilisées dans ce projet seront élevées en groupes sociaux, avec un nombre maximal de 5 individus par cage, dans un environnement enrichi. Les élevages sont effectués au sein de notre établissement agréé et 5 personnes sont dédiées à l’organisation et l’entretien des élevages quotidien. Soins spécifiques apportés à la mère gestante pendant la chirurgie : stéréllisation du champ opératoire, analgésie sous-cutanée et anesthésie locale avant l’opération suivies par une anesthésie par inhalation. Des analgésiques sont administrés en sous-cutané les jours qui suivent l'opération et la mère gestante est hébergée seule dans une cage enrichie jusqu'à la mise bas. La température des animaux est gardée constante grâce à un tapis chauffant jusqu’au réveil. La mère gestante ne retourne sur son portoir qu’une fois réveillé. Un suivi post-opératoire rapproché est effectué pendant les premières heures suivant l'opération puis le lendemain. Soins spécifiques apportés aux souriceaux pendant leur injection : le souriceau est anesthésié. puis est réchauffé avant de retrouver sa mère. Précautions pour l'injection intraventriculaire du foetus ou souriceau : une micropipette ultra mince est utilisée pour l’injection. Chaque procédure se termine par une chirurgie terminale sous anesthésie en vue du prélèvement du cerveau.

Choix des espèces

Le cervelet a une structure conservée entre les Mammifères, c’est pourquoi nous choisissons la souris comme modèle, comme Mammifère le plus éloigné de nous phylogénétiquement. De plus il s’agit d’une espèce pour laquelle le cervelet est très caractérisé d’un point de vue cellulaire, développemental, anatomique, et fonctionnel. Les animaux seront utilisés au stade embryonnaire et aux stades postnatals, aux étapes critiques du développement des neurones et des circuits.

48 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, chacun passant trois semaines dans le projet et trois anesthésies générales. La première chirurgie consiste en des injections d'outils de modification génétique directement dans le cerveau, la deuxième en un amincissement du crâne suivi d'une nouvelle série d'injections intracérébrales, la troisième séance étant une heure et demie d'imagerie par ultrasons. Le porteur décrit des douleurs modérées et de légers saignements possibles après les opérations, qu'il qualifie d'évènements rares. L'objet est de confirmer le rôle des astrocytes dans la vasomotion cérébrale, les retombées annoncées pour les maladies du système nerveux restant au conditionnel et sans échéance.

Objectifs

La vasomotion est un phénomène naturel où les vaisseaux sanguins alternent spontanément entre contraction et relaxation, créant une sorte de pulsation lente. Bien que ce mécanisme soit connu, son rôle précis reste encore mal compris. Dans une étude précédente, nous avons identifié pour la première fois un lien direct entre la vasomotion et l’inflammation cérébrale, mettant en évidence que ce phénomène est influencé par certaines cellules du cerveau appelées astrocytes, particulièrement en situation d’inflammation. Nous émettons l’hypothèse que l’inflammation amplifie la vasomotion grâce à l’action de ces astrocytes. L’objectif de ce projet est de confirmer le rôle de ces cellules dans le contrôle de la vasomotion cérébrale, tant en conditions normales que pathologiques. Pour cela, nous utiliserons une méthode d’imagerie fonctionnelle basée sur les ultrasons, permettant de mesurer et cartographier les variations du flux sanguin cérébral. Par ailleurs, nous utiliserons un outil de pointe pour moduler directement l’activité des astrocytes grâce à des récepteurs artificiels activables seulement par une molécule spécifique. Ces technologies nous permettront de mieux comprendre comment ces cellules participent à la régulation de ce phénomène cérébral.

Bénéfices attendus

Les traitements actuels pour les maladies du système nerveux central ne répondent pas pleinement aux besoins des patients (faible efficacité, effets secondaires conséquents), ce qui met en évidence l’importance d’explorer de nouvelles approches thérapeutiques. Parmi ces pistes, cibler des cellules non neuronales, comme les cellules gliales, apparaît comme une stratégie prometteuse. Ces cellules, qui constituent environ la moitié des cellules du cerveau humain, jouent un rôle central dans le fonctionnement du cerveau et représentent des cibles intéressantes pour le développement de nouvelles thérapies. Les résultats espérés de ce projet pourraient ouvrir de nouvelles perspectives pour comprendre et traiter les maladies du système nerveux central, notamment celles liées à l’inflammation ou à la dégénérescence du cerveau.

Procédures

Le temps d’inclusion dans le projet pour chaque animal sera de 3 semaines, durant lequel le rat sera anesthésié 3 fois afin de réaliser 2 interventions chirurgicales et 1 session d’imagerie fonctionnelle comme décrites ci-dessous : • 1 intervention chirurgicale pour des injections intracérébrales d’outils de modification génétique (durée : 1h30), réalisée sous anesthésie générale et analgésie. • 1 intervention chirurgicale pour un amincissement du crâne (durée : 60 minutes) associé à des injections intracérébrales de molécules (durée : 30min), réalisé sous anesthésie générale et analgésie. • 1 examen d’imagerie (durée 1h30), réalisé sous anesthésie générale

Impact sur les animaux

Lors des différentes étapes de ce projet (interventions chirurgicales et session d’imagerie fonctionnelle), les animaux pourront ressentir une légère détresse le temps que l’anesthésie soit opérationnelle. Lors des interventions chirurgicales, les animaux pourront être sujets à une inflammation locale, des douleurs modérées, et/ou de légers saignements, restant toutefois des évènements rares.

Devenir

A la fin de la procédure, les animaux seront euthanasiés afin de réaliser les confirmations et les analyses post-mortem des tissus cérébraux, nécessaires à la validation et l’interprétation des résultats.

Remplacement

L'objectif étant d'identifier et de caractériser le rôle des astrocytes dans ce phénomène de vasomotion (un phénomène biologique complexe impliquant des interactions entre cellules vasculaires, gliales et neuronales), l'utilisation d'un modèle in vitro ou in silico n'est ni pertinente ni cohérente avec les connaissances scientifiques actuelles.

Réduction

Le nombre de groupes de l’étude a été réduit au minimum nécessaire afin de répondre à une hypothèse spécifique. Quand cela est rendu possible, les animaux sont utilisés pour plusieurs acquisitions d’imagerie afin de limiter le nombre total d’animaux. Le nombre d’animaux par groupe a été déterminé, grâce à notre expérience en imagerie fUS, sur la base de calcul de puissance statistique compte tenu de la taille des effets observés, de la variabilité de la mesure hémodynamique, ainsi que de l’efficacité relative des transductions virales qui seront réalisées.

Raffinement

Les animaux seront surveillés régulièrement grâce à une grille de score et des points limites adaptés. La douleur sera réduite au maximum par l’administration d’analgésiques dès l’apparition de signes. En cas de signe de détresse, la procédure serait interrompue et si nécessaire, la mise à mort serait effectuée. L’environnement sera enrichi avec morceaux de bois, boîtes ou cylindres.

Choix des espèces

Le rat est fréquemment recommandé pour les études utilisant des dispositifs d'imagerie, car il représente un modèle animal pour lequel des données précliniques existent déjà, incluant l'administration de LPS et l'emploi des différentes techniques utilisées dans ce projet. Par ailleurs, lors de notre étude précédente, ce modèle a été utilisé afin de démontrer le lien direct entre la vasomotion et la neuroinflammation, constituant une base solide à cette nouvelle étude. Des rats adultes seront utilisés pour étudier les contributions des astrocytes dans le phénomène de vasomotion au sein de réseaux neurogliaux pleinement matures, dans des conditions expérimentales identiques à celles de notre étude précédente, afin d'assurer la robustesse et la comparabilité des résultats.