Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale, reproduit depuis ALURES
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-229819)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les troubles du sommeil sont très fréquents dans la maladie de Parkinson où environ 70% des patients sont affectés. Ces troubles induisent une mauvaise qualité de l’éveil et du sommeil, ils altèrent fortement la qualité de vie des sujets atteints car ils empêchent la réalisation d’activités quotidiennes comme la conduite automobile. Seulement ces troubles sont mal pris en charge par les traitements actuels et il est important de trouver un traitement efficace. Il est établi que l’activité du cortex cérébral nous aide à déterminer les différents états de veille/sommeil. Ainsi, l’étude de l’activité du cortex et de sa modulation par la stimulation électrique de régions cérébrales profondes sont fondamentales pour mieux traiter ces troubles. Le macaque est un modèle de choix pour étudier les troubles du sommeil. Il présente des structures cérébrales et un comportement de veille/sommeil identique à celui de l’humain. Ce qui n’est pas le cas des rongeurs qui sont des animaux nocturnes. Il est également impossible de Remplacer l’animal vivant par un modèle cellulaire ou de simulation informatique. Nous avons pour objectif de rétablir un comportement de veille/sommeil normal chez le singe parkinsonien. D’abord nous étudierons les états de sommeil du macaque sain et parkinsonien. Puis nous étudierons l’effet de la stimulation électrique d’une zone profonde du cerveau dans le but de restaurer un sommeil normal chez le singe parkinsonien. Le dispositif utilisé dans cette étude est déjà utilisé chez l’être humain. Cette étude permettra d’élargir son utilisation au traitement des troubles du sommeil. La plupart des expériences seront réalisées dans la cage d’hébergement des singes, ce qui diminue l’inconfort et le stress de l’animal. Leur état de santé sera surveillé tout au long des expériences. Ce qui permet d’intervenir immédiatement et de manière appropriée au moindre signe de souffrance. Cette étude nécessitera 2 animaux pour obtenir des résultats exploitables, mais deux autres animaux pourront être inclus dans cette étude si nécessaire. Ce nombre d’animaux a été réduit au maximum mais est suffisant pour ne pas compromettre la validité des expériences.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
D’après la littérature, environ 70% des patients atteints de la maladie de Parkinson souffrent aussi de troubles du sommeil. Donc, si il est possible de réguler les troubles du sommeil par la stimulation cérébrale profonde (SCP) du noyau sous-thalamique (NST), ce projet aboutirait à une meilleure prise en charge des troubles du comportement de veille/sommeil (V/S) chez les patients atteints de cette pathologie. Mais ceci permettrait aussi d’améliorer grandement leur qualité de vie car ces troubles empêchent la réalisation de tâches du quotidien qui demandent de l’attention comme la conduite automobile par exemple. Les bénéfices attendus de ce projet au niveau de la santé sont donc importants. Surtout que d’après la littérature, les troubles du sommeil semblent être des facteurs aggravants des maladies neurodégénératives. Au niveau scientifique ce projet va permettre de caractériser l’activité du noyau sous-thalamique (NST) dans les différents états de vigilance. Ceci permettrait une meilleure compréhension du comportement de veille/sommeil (V/S) au niveau cérébral. De plus. Des retombées technologiques sont aussi attendues de ce projet. En effet, de nouveaux paramètres de stimulation du NST par la SCP sont attendus afin de réguler le comportement de V/S..
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
La phase 1 du projet est la chirurgie d’implantation, celle-ci sera réalisée uniquement si les deux animaux implantés dans un projet autorisé en cours sont sortis de l’étude. Des enregistrements télémétriques de longue durée (24h) de l’activité du cortex et du noyau sous-thalamique se dérouleront sur 2 ans et seront effectués à raison de 10 fois par condition. C’est-à-dire 10 fois chez l’animal sain, 10 fois chez l’animal ayant reçu une stimulation thérapeutique et sain, 10 fois chez l’animal parkinsonien et 10 fois chez l’animal parkinsonien ayant reçu une stimulation thérapeutique. Les enregistrements se feront chez les 2 animaux implantés et à l’état vigile. Ils seront effectués dans la volière d’hébergement de l’animal sans manipulation. La tâche comportementale de vigilance sera réalisée au maximum 3h par jour, à heure fixe et 5j/7 pendant 2 ans. Elle se déroulera sur les 2 animaux implantés, à l’état vigile et sur une chaise pour primates. Les animaux seront progressivement entrainés à réaliser cette tâche et chaque progrès ou bonne réponse sera récompensée. Le test itératif de la latence d’endormissement (TILE) sera réalisé chez les 2 animaux. Ce test sera réalisé 14 fois par conditions décrites précédemment. Pour déterminer les paramètres de la stimulation thérapeutique, des enregistrements sous anesthésie générale et en état vigile seront réalisés pour une durée maximale de 1h. Les enregistrements seront effectués de 5x1h en état vigile dans la volière d’hébergement. Puis des gammes de stimulation seront effectuées de façon à pouvoir tester le voltage maximal à utiliser à fréquence fixe de 130Hz (fréquence de stimulation utilisée en clinique). Le voltage utilisé est de 20% en dessous du voltage laissant apparaitre des effets secondaires. Les enregistrements couplés à la stimulation seront effectués sous anesthésie générale et vigile à raison de 5x1h par condition, ces enregistrements détermineront la fréquence de stimulation à utiliser. Les paramètres de stimulation permettront ensuite de stimuler le singe durant toute une nuit. Les 2 animaux seront ensuite rendus parkinsoniens par des injections d’un produit chimique induisant la pathologie. Après chaque injection les animaux seront isolés pendant 72h jusqu’à l’élimination de la toxine. Les injections permettent l’obtention d’un syndrome parkinsonien modérément sévère et stable. Cette phase dure 4 mois.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La chirurgie d’implantation peut induire des douleurs au niveau du matériel implanté jusqu’à maximum une semaine après l’implantation. Elle sera réalisée uniquement si les deux animaux implantés dans un projet autorisé en cours sont sortis de l’étude.. Mais, au moindre signe de douleur un accompagnement de l’animal et un traitement médicamenteux est prévu pour Réduire au maximum la douleur. La tâche de vigilance peut induire du stress chez l’animal mais celui-ci est rapidement dissipé par un apprentissage progressif à réaliser la tâche. De plus l’entrainement et la réalisation de la tâche sont couplé à un renforcement positif récompensant l’animal. Le test itératif de la latence d’endormissement ainsi que les enregistrements télémétriques de longue durée n’induisent pas d’effets indésirables chez les animaux car ils sont réalisés dans la volière d’hébergement des animaux. Ces derniers sont vigiles, libres de leur mouvement et aucune manipulation n’est effectuée sur ces derniers. Enfin l’induction du syndrome parkinsonien induira chez ces derniers un symptôme parkinsonien progressif et maitrisé. Ce syndrome induira des troubles moteurs semblables à la maladie de parkinson. Les animaux seront suivis et accompagnés durant cette procédure.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la fin du projet il est nécessaire de mettre à mort les animaux afin d’effectuer une étude post-mortem du cerveau pour vérifier le bon positionnement de l’électrode de stimulation profonde.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Le singe Macaque fascicularis, qui ne constitue pas une espèce menacée d’extinction, est un animal qui présente une neuroanatomie, notamment du cortex et du noyau sous-thalamique, très proche de celle de l’humain. Il présente aussi un comportement de veille/sommeil similaire à celui des humains. De plus ce modèle animal a permis l’élaboration de la stimulation cérébrale profonde du noyau sous-thalamique ainsi que son transfert aux patients. Enfin, c’est un modèle de choix validé par la littérature pour l’étude neurophysiologique et comportementale de la maladie de Parkinson induite par injection de neurotoxine. C’est donc pour toutes ces raisons que le Macaque fascicularis est un modèle de choix pour l’étude de l’efficacité de la stimulation cérébrale profonde sur le comportement de veille/sommeil dans la maladie de Parkinson. Cette étude préclinique sur le comportement de veille/sommeil nécessite des animaux ayant de fortes similitudes avec l’humain, il nous est donc impossible de Remplacer l’animal vivant par un modèle rongeur qui est un animal nocturne, un modèle cellulaire ou de simulation informatique. Le recours à ces animaux est donc nécessaire dans cette étude qui constitue une étape vers la validation d’un traitement chirurgical applicable à l’humain.
2. Réduction
Le nombre de d’animaux a été déterminé avec un test statistique appliqué pour l’étude. Il permet de Réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés tout en gardant un nombre suffisant pour ne pas compromettre la validité des expériences qui seront menées. Les animaux seront leur propre contrôle car les tests seront effectués sur les animaux sains puis rendus parkinsoniens. Pour que cette étude soit exploitable il faut enregistrer des signaux de courte durée (au moins 1h) et de longue durée (au moins 24h) à raison de 10 fois chez un seul animal. Ces durées permettent d’obtenir des données statistiquement exploitables. Les analyses spectrales de ces signaux seront comparées à l’aide de tests statistiques adaptés. Dans la définition du nombre d’animaux prévus, nous prenons en compte le risque de rupture de vaisseaux pouvant créer une hémorragie silencieuse pendant la chirurgie, mais s’aggravant en post opératoire ; la mauvaise implantation car le noyau ciblé est très petit. Ceci nous conduit à inclure 100% d’’animaux en plus, soit 2 animaux supplémentaires qui seront opérés uniquement en cas d’exclusion des premiers, ce qui fait un total de 4 animaux maximum pour cette étude. Une étude préliminaire a permis d’enregistrer les signaux corticaux et du NST d’un animal pendant les différents états de veille/sommeil ainsi que de valider la faisabilité des enregistrements. 2 animaux impliqués dans cette étude sur lesquels les expérimentations sont réalisées sont issus d’un projet autorisé en cours de réalisation ce qui réduit le nombre de nouveaux animaux impliqués dans cette étude de moitié.
3. Raffinement
Des actions sont mises en place pour limiter les risques chirurgicaux : l’imagerie anatomique préopératoire, la ventriculographie et une vérification électrophysiologie per opératoire sont prévues. De plus, des analgésiques, des anesthésiques et des antibiotiques seront administrés aux animaux avant et pendant l’opération chirurgicale afin de supprimer les douleurs et de diminuer les risques d’infections. En post-opératoire il sera aussi administré des analgésiques et des antibiotiques afin de Réduire au maximum les douleurs et les risques d’infections. Afin de diminuer le stress des animaux soumis à ce contexte expérimental un programme d’habituation aux conditions expérimentales (tâche de vigilance) est mis en place dans l’animalerie. Ces entrainements se font selon un protocole progressif, dans lequel chaque étape est apprise progressivement et est récompensée. Un tableau de progression est utilisé pour suivre les progrès des animaux. Les techniciens de l’animalerie et les membres de la cellule bien-être animal s’assurent par des visites régulières qu’aucune souffrance ou mal être n’est ressenti par l’animal au cours de l’expérimentation. Le personnel impliqué sur le projet est formé au bien-être animal. Durant la phase 5, étant donné que l’administration du produit induisant la pathologie se fera en même temps pour les deux animaux dans une pièce adaptée, ils ne seront donc pas séparés car l’isolement des animaux est généralement un standard dans le protocole d’administration de ce produit. Deux animaux sont réutilisés pour cette étude et ont reçu une implantation de matériel d’enregistrement, ce matériel sera utilisé pendant cette étude ce qui dispense cet animal de la chirurgie d’implantation.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le singe cynomolgus (Macaca fascicularis) qui ne constitue pas une espèce de primate menacée d’extinction et qui sont issus d’élevage fait partie des mammifères les plus proches de l’espèce humaine. Son anatomie cérébrale est très proche de celle du cerveau humain, notamment au niveau des structures impliquées dans le comportement de veille/sommeil, ce qui permet de mettre en place la stimulation cérébrale profonde dans les mêmes conditions que chez l’humain, chose impossible à faire avec des animaux plus petits tels que les rongeurs. Ils permettent ainsi la compréhension des circuits neuronaux impliqués dans les mécanismes du comportement de veille/sommeil. Ce modèle animal est d’autant plus pertinent que le comportement de veille/sommeil de ce dernier est très similaire à celui de l’être humain. Aussi, la complexité du comportement de veille/sommeil ainsi que l’impact de la stimulation cérébrale profonde sur ce dernier rend impossible le Remplacement de ce modèle animal par un modèle cellulaire ou par une simulation informatique. Des adultes seront utilisés dans cette étude car les traitements à développer à la suite visent des patients adultes.