Etude de la physiologie cellulaire de l’hippocampe chez le modèle murin

Bien que la capacité de former et de rappeler des souvenirs soit essentielle à la survie, elle est également cruciale pour établir des relations avec autrui et définir notre sens de soi. L’hippocampe est depuis longtemps reconnu comme une structure fondamentale pour l’apprentissage et la formation de la mémoire. De nombreuses études de lésions chez des patients humains ont révélé que l’hippocampe est nécessaire à la formation de souvenirs épisodiques à long terme. Le projet se concentre sur une région du cerveau : l’hippocampe, qui est essentielle pour la mémoire sociale et est un site de génération de l’activité cruciale pour la cognition. De plus, cette région présente une vulnérabilité unique et marquée dans de nombreuses maladies psychiatriques et neurodégénératives. Des preuves indiquent que lors du déclenchement d’une psychose, l’hippocampe est l’un des premiers à présenter une diminution de la fonction, car l’incapacité à reconnaître correctement sa famille et ses connaissances est fréquemment un symptôme précoce et un fort prédicteur du pronostic du patient. Contrairement à d’autres régions du cerveau qui ont fait l’objet de recherches depuis de nombreuses décennies, la neurophysiologie des neurones pyramidaux de l’hippocampe est largement méconnue. Les résultats de ce projet permettront de mieux comprendre les cellules hippocampiques, avec des implications considérables pour plusieurs maladies neurodégénératives et troubles psychiatriques.

Les objectifs de ce projet sont de mieux comprendre comment l’environnement et l’expérience influent sur la formation de la mémoire. Nous cherchons à découvrir comment les mécanismes moléculaires contrôlent l’activité des cellules nerveuses dans une partie peu étudiée du cerveau appelée l’hippocampe. Nos recherches ont montré que trois semaines d’enrichissement environnemental chez des souris adultes ont un impact significatif sur les caractéristiques et la plasticité des connexions entre ces neurones. En considérant que cet environnement enrichi représente une simulation plus réaliste de la vie pour une souris, nos résultats soulignent les effets néfastes de l’appauvrissement environnemental, tant dans des contextes sains que pathologiques. Ainsi, notre étude contribuera à mieux comprendre les mécanismes biologiques sous-jacents à l’apparition de la psychose et, nous l’espérons, ouvrira des perspectives pour inverser ces altérations. Les troubles neurologiques ont un coût social élevé, estimé à 798 milliards d’euros en 2010, et touchent environ un Européen sur trois, directement ou indirectement, chaque année. Les perturbations de la cognition sociale sont des symptômes centraux de maladies comme la schizophrénie, et les altérations dans ce domaine sont souvent parmi les premiers signes de ces troubles, étant fortement liées à un mauvais fonctionnement global. Par conséquent, il est essentiel de mieux comprendre les circuits cérébraux impliqués dans la cognition sociale pour les troubles neuropsychiatriques. Des recherches post- mortem ont révélé que l’hippocampe est particulièrement vulnérable et souvent affectée précocement au début de diverses maladies. Ce projet vise à approfondir notre compréhension des mécanismes moléculaires qui régulent l’activité des neurones en réponse à l’expérience. L’hippocampe joue un rôle crucial dans plusieurs fonctions, notamment l’émotion et la mémoire, et nous nous concentrons spécifiquement sur la région qui est importante pour la mémoire sociale. Cette région est affectée de manière unique dans des pathologies telles que la schizophrénie, la démence et la maladie d’Alzheimer. Malgré l’intérêt croissant pour l’hippocampe, les conséquences de ses altérations lors d’expériences ou dans des contextes pathologiques ne sont pas encore entièrement comprises.

Une partie des animaux subissent une injection cérébrale de vecteur viral sous analgésie et anesthésie générale permettant d’exprimer des marqueurs fluorescents. Cette procédure dure moins de 30 minutes et elle est réalisée une seule fois. Tous les animaux seront impliqués dans une chirurgie terminale sous anesthésie et analgésie à l’issue de laquelle ils seront euthanasiés en vue des prélèvements pour analyses. Cette procédure dure moins de 20 minutes.

La chirurgie injection cérébrale peut entraîner une perte de poids transitoire (inférieure à 20 pour cent de leur poids initial) et provoquer une douleur pendant 24/48 heures. L’anesthésie au cours de l’acte terminal pourrait également provoquer des nuisances très courtes et temporaires, notamment l’hypothermie, l’hypertension, et des risques cardiorespiratoires. Néanmoins, ces interventions sont indispensables à notre projet, car seules ces procédures permettent d’exprimer les protéines requises pour la manipulation de la transmission synaptique chez les animaux adultes.

Tous les animaux seront euthanasiés, soit afin de prélever le cerveau pour analyse des caractéristiques fonctionnelles du tissu cérébral soit afin de prélever le cerveau pour analyse histologique.

Le cerveau est un organe d’une extrême complexité, composé de milliards de neurones de centaines de types différents, chacun établissant des milliers de connexions avec d’autres neurones. Ces éléments sont regroupés en structures fortement interconnectées, que ce soit entre elles ou avec d’autres organes. En raison de cette complexité, il n’existe actuellement aucune alternative non animale pour étudier les propriétés physiologiques et cellulaires de l’hippocampe, en particulier dans le contexte des modifications induites par l’expérience. De plus, étant donné que l’on sait si peu de choses sur l’hippocampe et sur son rôle dans la formation de la mémoire, les modèles computationnels sont totalement insuffisants.

Le nombre d’animaux par groupe a été déterminé en tenant compte de l’expertise de l’équipe en chirurgie, électrophysiologie et histologie, des résultats précédemment obtenus au laboratoire, ainsi que des données de la littérature. Nous avons mis au point une méthode de préparation de tissu à partir d’un seul cerveau, ce qui permet d’obtenir entre 16 et 20 tranches utilisables pour la physiologie. Cette méthode permet à plusieurs expérimentateurs de partager une seule préparation, réduisant ainsi l’utilisation globale d’animaux. Compte tenu de l’expertise de l’équipe et des taux de succès obtenus au laboratoire au cours des 12 dernières années, le nombre de souris transgéniques a été réduit. La taille des effectifs a été établie par un calcul de puissance et des tests statistiques seront réalisés afin d’avoir une interprétation fiable des résultats. Au total, nous estimons que pour réaliser ce projet, 2944 souris sont nécessaires pour obtenir des résultats scientifiques significatifs.

Pour l’hébergement, toutes les directives sont respectées. Des points limites sont définis et respectés de manière à éviter toute souffrance des animaux. Les souris seront observées quotidiennement. Des points limites sont définis et respectés de manière à éviter toute souffrance des animaux. Pendant la chirurgie, l’animal reçoit une injection d’un analgésique général pour prévenir la douleur, puis est placé sous anesthésie générale gazeuse et disposé sur un tapis chauffant, puis reçoit une injection d’un anesthésique local avant la première incision. Pendant l’opération, les yeux sont protégés par un gel ophtalmique. Les yeux sont également protégés de la forte lumière chirurgicale. Pour les procédures avec réveil, l’animal reçoit après chirurgie une injection de solution saline en sous-cutané afin de prévenir la déshydratation et est placé dans une cage posée sur un tapis chauffant jusqu’au réveil. Après récupération, il réintègre sa cage d’origine, son comportement est surveillé et la suture est sous observation quotidienne pour évaluer sa bonne cicatrisation. Chaque animal sera suivi tout au long de l’expérience afin de détecter tout indicateur de souffrance et déterminer si besoin l’arrêt de l’expérimentation en accord avec la structure locale de bien-être animale et les conseils vétérinaires. Après chirurgie, l’état de santé des animaux sera surveillé quotidiennement par du personnel compétent afin de détecter tout signe de douleur ou stress et de traiter les animaux si besoin avec des antalgiques.

La souris a été choisie comme modèle animal pour ce projet en raison de la similitude de son système nerveux central avec celui des humains et de la disponibilité de lignées génétiquement modifiées. De plus, la souris est le modèle animal le plus couramment utilisé dans ce domaine de recherche, ce qui permet des comparaisons avec d’autres études et l’utilisation des résultats d’autres recherches pour Réduire le nombre d’animaux nécessaires. Le réseau hippocampique continue de se développer et subit des changements dans la transmission synaptique et la plasticité jusqu’au jour postnatal 35. Pour cette raison, nous effectuerons toutes les injections cérébrales ainsi que les expériences de physiologie et d’histologie chez des souris âgées d’au moins 6 semaines.