Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale, reproduit depuis ALURES
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-343325)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Notre projet de recherche vise à comprendre comment le cerveau traite les informations visuelles. Nous étudions des récepteurs spéciaux dans le cerveau, appelés récepteurs NMDA, qui jouent un rôle crucial dans le traitement de l’information par les cellules cérébrales. Notre hypothèse est que les différences dans le fonctionnement et le nombre de ces récepteurs sur divers types de neurones, en particulier les interneurones, influencent grandement la façon dont notre cerveau traite ce que nous voyons. Nous pensons que ces variations sont essentielles au bon fonctionnement de nos réseaux cérébraux et à notre capacité à percevoir et comprendre le monde visuel qui nous entoure. Cette recherche pourrait nous aider à mieux comprendre certains problèmes de vision et potentiellement ouvrir de nouvelles pistes pour les traiter.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les maladies du cerveau ont des répercussions majeures sur la santé des individus, leur autonomie, leur éducation, leur emploi, leur mobilité et leurs relations personnelles, ce qui représente un lourd fardeau social et économique. Il est d’une importance fondamentale de comprendre les propriétés de base qui régissent la force, le dynamisme, l’étendue spatiale, la localisation anatomique et les composants moléculaires des connexions synaptiques entre des types de neurones spécifiques formant un réseau neuronal dans des états normaux et pathologiques. Plus précisément, nous pensons que le dysfonctionnement du néocortex est à l’origine de déficiences cognitives et de troubles tels que la schizophrénie, l’autisme, la dépression, ou encore de symptômes de douleur chronique. Cependant, nous ne comprenons pas encore comment les circuits du cortex fonctionnent normalement ni comment ils se dérèglent dans ces troubles. Nous espérons que ces études nous permettront d’identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ces troubles. Grâce à l’utilisation d’animaux génétiquement modifiés, nous serons en mesure de cibler des types de cellules et des réseaux spécifiques afin de fournir un cadre physiopathologique permettant de comprendre les maladies du cerveau et à long terme améliorer nos connaissances dans ce domaine afin d’améliorer également la prise en charge des patients.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Un petit prélèvement du bout de la queue sera fait sur une partie des jeunes animaux vigiles (1 fois, moins d’1min). Durant une procédure chirurgicale menée sous anesthésie générale avec une analgésie adaptée, une partie des animaux recevra une injection dans une zone du cerveau (1 fois, durée 45minutes maximum). Une autre partie des animaux aura en plus de l’injection une implantation d’un dispositif sur leur tête lors de la même procédure chirurgicale, toujours sous anesthésie générale et analgésie adaptée (1 fois, durée 1h maximum). Ils seront ensuite habitués au dispositif expérimental pendant 5 jours, avec 1 à 2 sessions quotidiennes en commençant par quelques minutes et en augmentant progressivement jusqu’à 1h30 maximum . L’habituation pourra être prolongée d’1 semaine si nécessaire, soit 20 sessions maximum par animal avec 1h30 maximum par session. Puis pour une partie de ces animaux des enregistrements quotidiens de 1h30 sont effectués, sur animal vigile, pendant 4 jours consécutifs, pendant 3 mois avec 1 semaine de repos entre chaque période d’enregistrements de 2 semaines, soit 32 sessions maximum par animal avec 1h30 maximum par session. Pour l’autre partie, un protocole d’enregistrement similaire sera mis en œuvre mais précédé d’une courte anesthésie générale pour implanter un dispositif d’enregistrement cérébral (60 minutes, une fois). Tous les animaux seront euthanasiés par une méthode réglementaire, avec une partie d’entre eux euthanasiée lors d’une procédure chirurgicale sous anesthésie générale et analgésie adaptée (sans réveil, durée 10 minutes).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les animaux pourront ressentir un stress dû aux manipulations et contentions nécessaires au cours du projet. L’implantation d’une plaque métallique sur la tête des animaux pour l’imagerie biphotonique nécessite une procédure chirurgicale qui pourra générer une douleur et un inconfort pendant quelques jours ainsi qu’un risque d’infection. Une telle procédure implique une anesthésie générale qui entrainera une hypothermie, une sécheresse oculaire et un risque de dépression cardio-respiratoire. De plus, après l’implantation de la plaque métallique, l’animal devra vivre dans la cage avec cette plaque métallique sur la tête, ce qui peut provoquer une gêne due à l’encombrement et limiter son comportement habituel. Afin d’imager l’animal sous un éclairage à deux photons et réaliser des enregistrements neurophysiologiques, les animaux seront éveillés mais leur tête sera immobilisée, ce qui limitera les mouvements de la tête et génèrera un stress pour les animaux. Pour connaitre le patrimoine génétique des animaux nous prélèverons un petit fragment de la queue pouvant générer une brève et légère douleur.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
À la fin des procédures, une partie des animaux sera euthanasiée afin de réaliser des analyses post-mortem et les autres seront euthanasiés car il ne pourront pas être réutilisés en raison de leur modification génétique.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Il n’y a malheureusement pas d’alternatives à l’utilisation d’animaux pour ces expériences, car l’objectif est de découvrir le fonctionnement de zones spécifiques dans le cerveau intact. Il s’agit d’une question empirique qui nécessite l’examen de circuits intacts pour y répondre. Il n’existe aucune lignée cellulaire qui récapitule avec précision la physiologie neuronale des animaux, et comme nos expériences étudient les interconnexions entre les neurones qui se produisent dans le cerveau intact, ces expériences ne seraient pas possibles en culture cellulaire. Il est important de noter que notre projet scientifique global comporte une composante alternative à l’expérimentation animale: l’analyse de modèles in silico (création d’un modèle numérique du circuit neuronal étudié incluant les résultats de notre caractérisation expérimentale). Ce modèle sera diffusé publiquement et constituera une alternative à l’expérimentation animale pour l’étude du rôle fonctionnel de certaines cellules cérébrales spécifiques.
2. Réduction
Le nombre total d’animaux impliqués dans ce projet (5160) est calculé en tenant compte des mesures de Réduction. Le nombre d’animaux utilisés dans les procédures sera réduit en effectuant différentes procédures sur un seul animal : les animaux recevront des injections virales et l’imagerie simultanément afin de maximiser les mesures longitudinales multiples sur le même animal. Nos compétences chirurgicales permettront également de Réduire le nombre de complications chez les animaux et de minimiser les dommages durables. En outre, notre expertise dans l’entraînement des animaux à être fixées par la tête dans l’installation d’imagerie réduira également la variabilité et, dans une large mesure, les nombres globaux nécessaires pour obtenir une signification statistique dans les cohortes. Enfin, notre choix de la taille de l’échantillon est basé sur des études précédentes et est cohérent avec ceux généralement employés dans le domaine. La taille de chaque groupe sera déterminée par l’utilisation de tests statistiques appropriés, y compris le calcul de puissance. La taille réelle de l’échantillon dépendra de la variabilité de la lecture biologique. Il sera nécessaire de procéder à des tests statistiques pour une interprétation fiable des résultats. La taille des effectifs a été établie grâce à un calcul de puissance et qu’il sera nécessaire de procéder à des tests statistiques pour une interprétation fiable des résultats. Il est également important de noter que le projet comporte un plan de partage de données. Les données expérimentales seront disponibles en libre accès sur la plateforme ebrains.eu (la plateforme de partage de données neuroscientifiques financées par l’U.E.) ce qui permettra à d’autres équipes de profiter de ces données, leur évitant ainsi de reproduire ces expériences, et réduira donc le nombre d’animaux utilisés à terme.
3. Raffinement
Les méthodes utilisées et la manière de traiter les animaux pendant les expériences et dans l’animalerie assureront à ces derniers un minimum de contraintes et un maximum de bien-être. Les conditions d’élevage, d’hébergement, de soins et les procédures expérimentales sont les plus appropriées pour minimiser toute douleur, souffrance, anxiété/détresse ou dommage que les animaux pourraient subir. Des mesures telles que la formation du personnel, l’habituation, l’acclimatation et le temps de récupération sont prises pour Réduire tout au maximum l’impact physique et psychologique potentiel des procédures expérimentales. Les conditions d’élevage et d’hébergement (enrichissement de l’environnement avec des carrés de coton et maison) sont mises en œuvre afin d’accroître autant que possible le bien-être des animaux. Les animaux auront à manger et à boire à volonté. Ils seront observés quotidiennement. La préférence pour les procédures non invasives par rapport aux procédures invasives est prise en considération et, lorsque des interventions invasives sont nécessaires, les directives appropriées en matière d’anesthésie/analgésie seront suivies, en accord avec la structure chargée du bien-être animal. Le prélèvement pour connaitre le patrimoine génétique des animaux sera le plus petit possible et réalisé sur de jeunes animaux (cicatrisation rapide). Nous vérifierons ensuite la bonne reprise en charge des petits par leur mère. Toutes les interventions chirurgicales seront effectuées sous anesthésie générale et des analgésiques seront administrés avant et après les interventions pour limiter la douleur. Un soutien nutritionnel et hydrique ainsi qu’une surveillance étroite seront mis en place à la suite des chirurgies pour s’assurer de la bonne récupération des animaux. Des points limites sont définis et seront respectés pour éviter toute souffrance animale.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Les propriétés de base des microcircuits de cellules du cerveau chez la souris sont similaires à celles des autres mammifères, y compris l’homme, ce qui rend les résultats obtenus avec un tel modèle éventuellement transposables à la médecine humaine. Actuellement, seuls les modèles murins nous permettent de visualiser les types de cellules spécifiques que nous étudions. Les souris peuvent être génétiquement modifiées révélant ainsi la fonction de gènes spécifiques. Le développement du cerveau chez la souris est très bien caractérisé, ce qui facilite les études anatomiques et fonctionnelles. Dans ce projet, nous prévoyons d’étudier les mécanismes cellulaires aux stades précoces et tardifs du développement. C’est pourquoi nous prévoyons d’utiliser des animaux pour certaines procédures dès leur naissance et pour d’autres jusqu’à plusieurs mois. Les animaux reproducteurs seront mis en accouplement à partir de l’âge de 2 mois environ jusqu’à l’âge de 12 mois maximum. Dans le cadre de notre étude, nous prévoyons de déterminer le patrimoine génétique des animaux avec un petit prélèvement de l’extrémité de la queue à l’âge de 7 à 10 jours.