Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale, reproduit depuis ALURES
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-179125)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Percevoir dans des situations réalistes est un processus actif qui mobilise les facultés perceptives et cognitives, conférant aux stimuli du sens et de la pertinence. Grâce à l’écoute et à la vision, les humains et les autres animaux naviguent à travers des scènes sensorielles complexes, séparent des sources mélangées, désambiguïsent des messages et évaluent leur pertinence comportementale. Ces prouesses remarquables sont actuellement au-delà de notre compréhension et dépassent de loin les capacités des systèmes d’ingénierie audio et vidéo les plus sophistiqués. L’objectif du projet est d’étudier expérimentalement la perception auditive et visuelle dans une situation active les processus sensoriels adaptatifs et cognitifs interagissent. Notre objectif est d’intégrer la fonction cognitive comme faisant partie intégrante du traitement sensoriel, ce qui se prête à une investigation neurophysiologique. Plus précisément, nous allons explorer le postulat que la perception active est médiée par un processus d’adaptation rapide au niveau du neurone mais aussi des populations de neurones dans leur ensemble ; ce phénomène est ici appelé plasticité rapide.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le projet s’appuie sur les travaux du chercheur en charge du protocole réalisés lors de la dernière décennie sur la neurophysiologie du codage des sons dans le cerveau et la modélisation de ces phénomènes. En nous appuyant sur des techniques de pointe (électrophysiologie et neuroimagerie) et plusieurs innovations méthodologiques (reconstruction de stimulus à partir d’enregistrements de neurones à grande échelle chez les animaux réalisant une tâche de comportement, décodage de l’activité corticale), nous visons à une meilleure compréhension du codage de la nature et de la localisation des sons par le cerveau, ainsi que de l’influence de l’attention sur ce codage. Ce projet permettra de caractériser de manière plus fine les mécanismes neuronaux impliqués dans la perception auditive et l’attention. À terme, ces connaissances contribueront à l’amélioration de la conception des prothèses auditives pour les populations malentendantes, en surmontant certaines des limitations conceptuelles actuelles dans le traitement du signal auditif.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
POSE D’IMPLANT. Tous les animaux sont équipés d’un implant crânien lors d’une première chirurgie qui se fait sous anesthésie et analgésie (durée 4-6h). Cet implant permet ensuite de réaliser des enregistrements neuraux en électrophysiologie ou en neuroimagerie fonctionnelle par ultrasons (procédures répétées autour d’une cinquantaine de fois en moyenne chez animal vigile, entre 3 et 5 fois par semaine, durée moyenne d’enregistrement 3h). A la fin de la période d’enregistrement, l’implant crânien sera retiré lors d’une chirurgie sous anesthésie et analgésie (durée 3h) pour permettre une réhabilitation après un temps de récupération adapté. SUIVI POST-OPÉRATOIRE. Lors du suivi postopératoire, l’animal est en hébergement individuel maximum 48h en infirmerie (cage d’hébergement séparé qui permet de maintenir le contact visuel, olfactif et auditif avec les autres animaux, le personnel et la routine de l’animalerie) afin de s’assurer que d’autres furets ne s’accaparent les aliments mous mis à disposition ainsi que pour pouvoir observer si la prise de nourriture est faite. ENTRAÎNEMENT SOUS CONDITIONNEMENT APPÉTITIF. Les furets en entraînement sont placés en contrôle hydrique à partir de dimanche après-midi après pesée jusqu’au vendredi (120h, soit 5j soit 0.7 semaine). Une pause de 10 jours est ménagée tous les 2 mois.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
L’intervention chirurgicale induit une présence de douleur post-opératoire sur les 2-3 jours post-op. Le suivi postopératoire entraîne un hébergement en isolation sur maximum 48h (cage d’infirmerie individuel qui permet de maintenir le contact visuel, olfactif et auditif avec les autres animaux, le personnel et la routine de l’animalerie) afin de s’assurer que d’autres furets ne s’accaparent les aliments mous mis à disposition ainsi que pour pouvoir observer si la prise de nourriture est faite. Les enregistrements neuraux se font chez l’animal en situation de contention sur une durée
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Nous retirons l’implant crânien des 60 furets à la fin de l’expérimentation afin qu’ils puissent être réhabilités par des organismes compétents.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Afin de pouvoir comprendre le traitement de l’information sensoriel dans les cortex auditifs, visuels et frontaux, il est nécessaire d’avoir recours à des animaux vivants pour pouvoir enregistrer l’activité neurale, que ce soit de neurones uniques en électrophysiologie ou les flux hémodynamiques en imagerie large-champ. Ce type d’enregistrement n’est pas réalisable chez des êtres humains. Par ailleurs, le furet constitue un animal modèle nécessaire à la compréhension de la perception auditive dans un contexte de prise de décision. En effet, il est capable d’apprendre des tâches complexes et de percevoir des sons dans une gamme auditive similaire à celle de l’être humain. Son cerveau à cortex plissé permet aussi d’étudier le rôle fonctionnel des plis corticaux, ce qui n’est pas possible chez le rongeur ou primate à cortex licencéphale.
2. Réduction
Le type d’expérimentation que nous réalisons permet de réaliser de nombreux enregistrements sur un nombre réduit d’animaux. Le nombre total d’animaux est de 60 furets pour les 5 axes expérimentaux du projet, avec 12 animaux au maximum pour chacun des 5 axes expérimentaux. Les effets seront quantifiés par des tests statistiques pour une interprétation fiable des résultats.
3. Raffinement
Les animaux sont hébergés dans des cages enrichies en jouets et tunnels divers et régulièrement mis tous ensemble dans une aire de jeu. Durant les week-ends, les animaux ne doivent pas effectuer de tâche comportementale. Leur état de santé est suivi en permanence, en collaboration avec un vétérinaire. Le comportement est motivé par un contrôle hydrique, raison pour laquelle nous avons établi des points limites et suivons au plus près le poids des animaux ainsi que les marqueurs de bien-être (poids, état global, comportement…). Le protocole de chirurgie inclut l’administration d’anti-inflammatoire et d’anti-douleur en pré- et post-opératoire. Sur le plan expérimental, un effort constant nous pousse vers la pose de systèmes d’enregistrements chroniques chez les animaux pour obtenir des sessions d’enregistrements plus courtes. Enfin nous explantons les animaux à la fin de l’expérimentation, afin de les réhabiliter.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Les furets apprennent rapidement une tâche ; ils ont par ailleurs une large gamme auditive, similaire à celle de l’homme. Leur cerveau est assez grand pour utiliser des électrodes avec 200 contacts. De plus leur cortex est convolué ; ces plis corticaux ne sont pas présents chez le rongeur à l’inverse de nombreux primates. Le furet permet d’étudier un putatif rôle fonctionnel de ces plis. Les individus femelles sont préférés en raison de leur petite taille. Les animaux entrent en procédure à partir de 5 mois (jeune adulte, quand le développement du cerveau est terminé).