Dissection moléculaire et fonctionnelle des circuits limbiques contrôlant la vulnérabilité au stress

Les troubles cognitifs et émotionnels peuvent résulter de l’interaction entre les prédispositions génétiques et les influences environnementales pendant des périodes critiques du développement. À l’échelle mondiale, l’anxiété a une prévalence de 12% par an, soulignant l’importance d’étudier ses mécanismes pour restaurer les altérations des circuits neuronaux contrôlant la peur physiologique. La période postnatale chez les rongeurs et les humains est particulièrement sensible aux effets des facteurs environnementaux, notamment le stress, en raison de la maturation continue du cerveau. Le stress juvénile peut avoir des effets profonds et durables sur la structure et la fonction cérébrales, influençant ainsi le comportement et la susceptibilité aux stress ultérieurs. L’activité anormale de l’insula, une zone du cerveau, est associée à plusieurs troubles anxieux. Des altérations de sa structure et de sa connectivité sont observées chez les personnes souffrant de ces troubles, suggérant son rôle dans leur physiopathologie. Une étude récente a montré que l’insula est impliquée dans l’expression de phénotypes anxieux chez la souris, mais les mécanismes sous-jacents restent à élucider. Ce projet vise à : 1. Établir un modèle animal de stress juvénile en limitant le matériel de nidification pendant la période post-natale. 2. Enregistrer et moduler l’activité neuronale de l’insula lors de tâches comportementales. 3. Enregistrer l’activité électrique des neurones de l’insula. 4. Identifier les modifications moléculaires des circuits neuronaux de l’insula en réponse au stress.

Les bénéfices attendus du projet comprennent : 1. Compréhension accrue des mécanismes neurobiologiques : Le projet permettra une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents aux effets du stress juvénile sur le cerveau et le comportement, ce qui pourrait contribuer à l’élaboration de thérapies plus efficaces pour traiter les troubles cognitifs et émotionnels. 2. Développement de nouvelles stratégies thérapeutiques : En identifiant les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans la réponse au stress juvénile, le projet pourrait ouvrir la voie au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant spécifiquement ces mécanismes. 3. Amélioration des interventions préventives : En comprenant comment le stress juvénile affecte le cerveau et le comportement, le projet pourrait également contribuer au développement d’interventions préventives visant à Réduire les effets néfastes du stress juvénile sur la santé mentale. 4. Avancées dans les techniques de recherche : Le projet utilisera des techniques de pointe telles que l’imagerie par photométrie, la chémogénétique, l’optogénétique, et le séquençage à haut débit du transcriptome ce qui pourrait également contribuer à l’avancement des méthodes de recherche en neurobiologie et en psychiatrie. En résumé, les bénéfices attendus du projet incluent une meilleure compréhension des troubles cognitifs et émotionnels liés au stress juvénile, le développement de nouvelles thérapies et interventions préventives, ainsi que des avancées dans les techniques de recherche en neurobiologie.

La moitié des animaux seront soumis à un stress juvénile (stress par limitation de matériel de nidification) du jour post-natal 2 au jour post-natal 9. Au jour post-natal 10, un prélèvement de l’extrémité de la queue sera réalisé pour génotypage. A l’âge adulte (semaine 9), ils subiront une chirurgie d’un maximum de 2h30 suivie d’une période de 4 semaines de récupération. La moitié des animaux seront ensuite soumis à un stress léger de courte durée (semaine 13) puis à une batterie de tests comportementaux (7 au maximum d’une durée comprise entre 10 et 30 minutes) étalés sur 2 semaines à raison d’un test par jour au maximum.

1. Les manipulations des animaux et les tests comportementaux peuvent induire du stress et de la détresse chez les animaux d’un degré de gravité léger. 2. Les procédures chirurgicales, comme l’implantation de dispositifs pour l’enregistrement neuronal, comportent un risque de complications telles que des infections ou des réactions inflammatoires. Elles peuvent également générer de la détresse et du stress ainsi que de la douleur post-opératoire minorée par les antalgiques d’un degré de gravité modéré. 3. L’utilisation d’agents chimiques pour la manipulation de l’activité neuronale peut potentiellement entraîner des effets secondaires non désirés, tels que des altérations du comportement ou des réactions toxiques ainsi que de l’inconfort et du stress lié aux injections de ces agents chimiques. Ces effets secondaires sont d’un degré de gravité léger. 4. La biopsie de queue des animaux issus de parents transgéniques peuvent occasionner du stress, de l’inconfort et une douleur d’un degré de gravité léger à modéré.

A l’issu du projet, les souris seront euthanasiées pour prélèvement d’organes.

Le projet porte sur une analyse de la connectivité des neurones et de leurs propriétés de codage d’informations au cours de comportements complexes. Par conséquent, cette procédure doit être effectuée chez des animaux vivants. Des méthodes telles que la culture cellulaire ne permettent pas la quantification des connexions neuronales ou de la mesure de l’activité en réponse à une simulation sensorielle in vivo.

Le nombre d’animaux nécessaires pour obtenir la puissance statistique requise a été calculé afin d’obtenir des résultats robustes tout en minimisant le nombre d’animaux utilisé. De plus, les femelles utilisés pour la génération de nos souris expérimentales seront réutilisés pour des expériences de cartographie anatomique des différents circuits étudiés ainsi que de leurs collatérales. Les mâles seront réutilisés pour plusieurs lots de reproductions. Nous utiliserons aussi des techniques de neurosciences computationnelles pour maximiser les données comportementales que nous allons extraire de nos souris. En effet, nous utiliserons des logiciels tels que Deep Lab Cut pour extraire les données comportementales et constituer une base de données. Les souris non transgéniques générées par les croisements de souris hétérozygotes des différentes lignées transgéniques requises seront utilisées comme souris sauvages pour les autres expériences.

Pour Réduire la souffrance imposée par le protocole, les règles suivantes seront appliquées pour le bien-être des animaux: 1- Les animaux seront hébergés en cages collectives, regroupés par fratrie afin d’éviter l’angoisse d’un isolement social. Les cages seront enrichies ave un nid cotonné. 2- Une surveillance quotidienne des animaux sera réalisée par les animaliers. Avant le début de l’expérience, une surveillance hebdomadaire sera réalisée par l’expérimentateur, puis quotidienne au cours de l’expérience. Lors de ces observations, on vérifiera la capacité de l’animal à s’alimenter, son poids, son comportement, sa vivacité et l’état du pelage. 3- Un analgésique sera administré en sous-cutané, à titre préventif afin d’éviter la souffrance post-opératoire. 4- Les chirurgies se feront sous anesthésie générale. Durant la chirurgie, la température de l’animal sera contrôlée par une sonde durant la chirurgie, et maintenue grâce à un tapis chauffant. Un gel ophtalmique sera appliqué sur les yeux pour prévenir la déshydratation oculaire. 5- Après la chirurgie, du sérum physiologique stérile sera administré pour éviter la déshydratation, et de la nourriture humidifiée sera mise à disposition au sol de la cage. 6- L’état de l’animal et la bonne cicatrisation de l’incision dans la peau de la tête seront contrôlés quotidiennement pendant la semaine suivant la chirurgie.

Les souris sont un modèle largement utilisé pour l’étude des circuits impliqués dans la peur et les troubles anxieux. De plus, nos études font appel à l’utilisation de marqueurs génétiques n’existant que chez la souris. Nous utiliserons également des lignées de souris transgéniques bien caractérisées préexistantes. Les animaux destinés à la reproduction contrôlée seront utilisés au stade adulte en plein période reproductive afin de maximiser les portées et le bien-être des parents et des petits, soit à partir de 10 semaines. Les animaux produits seront soumis au protocole de stress juvénile du jour post-natal 2 au jour post-natal 9 inclut puis seront utilisés au stade adulte, soit à partir de 9 semaines, un âge qui correspond à la maturité des circuits neuronaux des aires cérébrales ciblées. De plus, les souris adultes sont plus résistantes et récupèrent plus rapidement après la chirurgie.