RÉSUMÉ NON TECHNIQUE DU PROJET
Intitulé du projet
Substrats neuronaux des comportements oculomoteurs chez le ouistiti
Identifiant du RNT
NTS-FR-788070 v.1, 02-10-2024
Identifiant national du RNT
Ce champ ne sera pas publié.
Pays
France
Langue
fr
Soumission à l’UE
Ce champ ne sera pas publié.
oui
Durée du projet exprimée en mois.
60
Mots-clés
système oculomoteur
cognition
Finalité(s) du projet
Recherche fondamentale: Système nerveux
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet (par exemple, répondre à certaines interrogations scientifiques ou à des besoins scientifiques ou cliniques).
Orienter son regard vers les stimuli d’intérêt régit nos interactions avec notre environnement. Il existe deux types de comportements oculomoteurs, les saccades—mouvements rapides, précis et balistiques—et les mouvements de poursuites de cibles en mouvement. Les poursuites sont sous le contrôle direct de neurones situés dans différents noyaux du tronc cérébral et les saccades sous le contrôle du colliculus supérieur. Ces zones intègrent directement des informations en provenance de différentes aires corticales qui sous-tendent également les interactions entre systèmes sensoriels, cognitifs/volontaires et moteur. Par exemple, les neurones d'une aire frontale appelée champ oculomoteur frontal répondent spécifiquement durant les mouvements de poursuites ou de saccades mais également lors de tâches impliquant des processus cognitifs (attention visuelle, mémoire de travail). Cette aire est ainsi dans une situation anatomique idéale pour combiner les commandes oculomotrices et les informations contextuelles. L’influence contextuelle sur les comportements oculomoteurs peut être étudiée ainsi : dans une tâche simple consistant à suivre un point se déplaçant vers la droite ou la gauche, la latence de poursuite vers la droite (début du mouvement des yeux) est inversement proportionnelle à la fréquence de mouvements vers la droite. Autrement dit, plus la probabilité que la cible se déplace vers la droite est élevée, plus les sujets anticipent le mouvement vers la droite. Mécanistiquement, nous proposons que l'intégration de telles informations dans les comportements oculomoteurs s'effectue au niveau des réseaux pariéto-frontaux. Ce projet s’organise autour de 3 buts principaux : 1. Caractériser les influences du contexte comportemental sur les comportements oculomoteurs des ouistitis. 2. Définir les propriétés anatomo-fonctionnelles des neurones des cortex pariétaux et frontaux des ouistitis, notemment tester l’hypothèse d’une analogie avec les réseaux décrits chez d'autres espèces de primates. 3. Tester comment les neurones des réseaux pariéto-frontaux intègrent les informations spécifiques au contexte comportemental pour influencer les comportements visuo-moteurs.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet? Expliquer en quoi le projet pourrait faire progresser les connaissances scientifiques ou quels bénéfices les êtres humains, les animaux ou l’environnement pourraient en tirer à terme. Le cas échéant, distinguer les bénéfices à court terme (pendant la durée du projet) et les bénéfices à long terme (susceptibles d’être obtenus après l’achèvement du projet).
Les troubles oculomoteurs sont des marqueurs fiables des pathologies touchant les cortex pré-frontaux et pariétaux comme la schizophrénie, les deficits attentionnels et l’hyperactivité. Mieux comprendre les mécanismes régissant ces comportements permettra de mieux appréhender ces maladies. Ce projet nous donnera accès à des données nouvelles et permettra de mieux comprendre le fonctionnement du système oculomoteur. Les bénéfices sont liés à des apports de connaissance fondamentale. Nous aurons ainsi une meilleure connaissance des mécanismes mis en jeux lors des modulations contextuelles des mouvements oculomoteurs.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale (par exemple, injections, procédures chirurgicales)? Indiquer le nombre et la durée de ces procédures.
-manipulations et captures par expérimentateurs -IRM anatomique (anesthésie) (1 à 2 par animal, 2 heures) -procédures chirurgicales d'implantation et de désimplentation de dispositifs crâniens (3 à 4 par animal-3 à 6 heures). -séances d'entrainements à des tâches comportementales permettant de manipuler et de caractériser les comportements oculomoteurs (1 à 2 heures par jour par animal pendant plusieurs semaines-max 24 semaines). - séances d'acquisition des données (2 à 3 heures par jour par animal pendant plusieurs semaines).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux, par exemple, douleur, perte de poids, inactivité/mobilité réduite, stress, comportement anormal, et la durée de ces effets?
Stress lié à la manipulation quasi-quotidienne et proximité avec humains. Stress lié à l'isolement temporaire du groupe social. Stress lié aux anesthésies et aux piqures. Chirurgies nécessitent de raser la tête (notemment les toupets), entrainant un potentiel problème d'interaction sociale après la chirurgie. Douleurs liées à l'implantation de plot de tête (incisions et vis) et craniotomie pour la chambre. Impatience liée aux temps d'attente lors des acquisitions.
Quelles espèces et combien d’animaux est-il prévu d’utiliser? Quels sont le degré de gravité des procédures et le nombre d’animaux prévus dans chaque catégorie de gravité (par espèce)?
Espèce
Nombre total
Nombre estimé par degré de gravité
Sans réveil
Légère
Modérée
Sévère
Ouistitis et tamarins (Callithrix jacchus)
60
0
0
60
0
Qu’adviendra-t-il des animaux maintenus en vie à la fin de la procédure?
Espèce
Nombre estimé d’animaux à réutiliser, à replacer dans l’habitat/le système d’élevage ou à proposer à l’adoption
Réutilisé
Replacé dans l’habitat naturel ou le système d’élevage
Proposé à l’adoption
Ouistitis et tamarins (Callithrix jacchus)
40
0
0
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Il est nécessaire, pour 20 des animaux de ce projet, d’effectuer des études histologiques anatomiques pour vérifier la localisation de l’expression de protéines spécifiques. Ces études histologiques ne sont pas nécessaires pour les 40 animaux restant, qui seront remis sous la responsabilité du centre d’élevage à la fin des expériences.
Application de la règle des «trois R»
1. Remplacement
Indiquer quelles sont les alternatives non animales disponibles dans ce domaine et pourquoi elles ne peuvent pas être utilisées aux fins du projet.
Il est très compliqué d'avoir accès à l'activité des neurones du système nerveux central (le cerveau étant protégé par la boite cranienne). Les méthodes disponibles chez l'humain n'ont pas la résolution nécessaire pour comprendre les mécanismes décris ici et ne permettent de toute façon pas les manipulations causales que nous proposons. Par exemple, l'IRM fonctionnel ne possède pas la résolution temporelle (plusieurs secondes) pour accéder à des mécanismes intervenant dans des durées de quelques millisecondes. De plus, il n'existe pas de modèle artificiel des comportements étudiés et des mécanismes les sous tendant, empêchant l'expérimentation in silico ou ex vivo. De plus, étudier ces mécanismes nécessite un modèle proche de l'humain pour assurer la conservation phylogénétique, anatomique et comportementale. En raison de la proximité anatomique et fonctionnelle des structures étudiées avec celles de l'humain, les primates non humains sont le seul modèle approprié. Le cerveau lissencéphalique du marmouset ainsi que sa susceptibilité aux méthodes d'optogénétiques en font un modèle de choix pour étudier ces phénomènes.
2. Réduction
Expliquer comment le nombre d’animaux prévu pour ce projet a été déterminé. Décrire les mesures prises pour réduire le nombre d’animaux à utiliser et les principes appliqués pour concevoir les études. S’il y a lieu, décrire les pratiques qui seront appliquées tout au long du projet pour limiter le plus possible le nombre d’animaux utilisés sans perdre de vue les objectifs scientifiques. Ces pratiques peuvent notamment consister en études pilotes, modélisation informatique, partage et réutilisation des tissus.
Nous réduirons le nombre d'animaux utilisés au minimum accepté par la communauté scientifique. Les études électrophysiologiques sur le primate non-humain sont généralement réalisées sur 2 à 4 animaux. Compte tenu du faible nombre d'essais des tâches comportementales réalisés par chaque individu, nous avons besoin de multiplier les expériences chez plusieurs animaux pour tester un panel de tâches suffisament large. De plus tous les animaux ne présentent pas la motivation nécessaire pour réaliser ces tâches. Il faut donc tenir compte qu'un certain nombre d'animaux (dans des proportions difficiles à quantifier) seront sortis du projet à des phases précoces et ne subiront que des procédures légères. Nous considérons qu'acquérir des données électrophysiologiques sur 3 animaux par tâche suffira. Nous comptons tester environ 5 tâches par animal. Nous utiliserons au maximum 20 animaux (moins si les résultats permettent de n'utiliser que 2 ou 3 animaux par tâche comportementale) dans 3 procédures différentes (total de 60 animaux). Il est important de noter que ce nombre d'animaux par étude n'est pas lié à des données statistiques mais à des aspects pratiques (dont la durée de réalisation complète d'une expérience).
3. Raffinement
Donner des exemples des mesures spécifiques qui seront prises (par exemple, surveillance accrue, soins postopératoires, gestion de la douleur, entraînement des animaux) pour réduire au minimum les effets sur le bien-être des animaux (les nuisances causées). Décrire les mécanismes permettant d’intégrer de nouvelles techniques de raffinement pendant la durée de vie du projet.
Nous mettrons en place des points limites préalablement définis. Les procédures chirurgicales seront effectuées sous anesthésie générale et une médication appropriée (analgésie) sera fournie dans le but d'éviter toute souffrance liée aux chirurgies. Les animaux sont hébergés en groupe social (2 individus minimum par groupe), dans des espaces enrichis dont les dimensions dépassent la règlementation actuelle. Le transport vers le centre IRM sont effectués dans une boite de transport sous sédation, dans une couverture pour éviter toute déperdition thermique. Les phases d'apprentissage seront incrémentielles pour réduire au maximum le stress. De plus, l’enregistrement simultané de grandes populations de neurones à l'aide d'électrodes à haute densité permet d’acquérir des données nouvelles rapidement, nous permettant donc de raffiner la qualité des données obtenues par rapport aux standards antérieurs et de réduire la durée des expériences. Tester la validité de nos modèles en condition tête libre ouvrira le champ à des expériences futures moins contraignantes pour les animaux.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents
Ce projet requiert l'enregistrement et la manipulation de l'activité cérébrale à l'échelle neuronale, c'est à dire au sein d'une aire corticale avec une grande précision spatiale et temporelle. Les méthodes non-invasives ne permettent pas cette finesse. Nous avons donc besoin d'utiliser un modèle animal pour réaliser ces enregistrements. Les comportements oculomoteurs humains sont seulement partagés par les primates. Les ouistitis sont un modèle en développement mais approprié à l'étude de ces comportements. Les circuits neuronaux sous-jacents sont bien connus anatomiquement et homologues des circuits chez l’Homme. Le modèle marmouset nous permettra de travailler sur une espèce qui possède plusieurs avantages significatifs pour notre projet. Premièrement l’organisation du système visuel et oculomotrice reste très proche de celui de l’homme tout comme son comportement oculomoteur. Deuxièmement, c’est une espèce lissencéphale, ce qui permet d'accéder facilement aux aires d'intérêts contrairement à d’autres espèces primates. Animaux matures plus de 18 mois. Avant 18 mois, les individus sont juvéniles, leur système nerveux est encore en développement.
Projet retenu pour une appréciation rétrospective
Projet retenu pour AR?
Délai pour AR
Raisons de l’appréciation rétrospective
Prévoit des procédures sévères
Utilise des primates non humains
Autre raison
Explication de l’autre raison de l’appréciation rétrospective
Champs supplémentaires
Champ national 1
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Champ national 2
Ce champ ne sera pas publié.
Champ national 3
Ce champ ne sera pas publié.
Champ national 4
Ce champ ne sera pas publié.
Champ national 5
Ce champ ne sera pas publié.
Date de début du projet
Ce champ ne sera pas publié.
Date de fin du projet
Ce champ ne sera pas publié.
Date d’approbation du projet
Ce champ ne sera pas publié.
Code CIM 1
Ce champ ne sera pas publié.
Code CIM 2
Ce champ ne sera pas publié.
Code CIM 3
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Lien vers la version précédente du RNT en dehors du système CE