Avez-vous déjà entendu parler du poisson-zèbre dans la recherche biomédicale ? Savez-vous pourquoi la souris est le modèle le plus utilisé ? Et comment un organe-sur-puce pourrait révolutionner la médecine ?
La science avance grâce à une grande diversité de modèles expérimentaux, qu’ils soient animaux ou technologiques. Chacun a ses spécificités, ses atouts et ses limites, mais tous partagent un même objectif : mieux comprendre le vivant pour améliorer la santé humaine et animale.
Pourquoi utilise-t-on ces modèles ?
Le corps humain est incroyablement complexe, et l’étudier directement n’est pas toujours possible. Grâce aux modèles de recherche, les scientifiques peuvent :
- Tester de nouveaux traitements
- Comprendre des maladies complexes
- Étudier le fonctionnement des organes
- Développer des alternatives à l’expérimentation animale
Animaux et alternatives : des approches complémentaires
Les modèles animaux, comme le rat, le lapin ou le cochon, permettent d’observer un organisme entier, avec des interactions entre organes, un système immunitaire fonctionnel et des comportements.
Les modèles alternatifs, comme les organoïdes ou les organes-sur-puce, reproduisent certains aspects d’un organe humain et offrent des solutions innovantes pour limiter le recours aux animaux.
Apprendre en s’amusant !
Le Gircor vous propose un premier set de 10 Lab’deX, des cartes pratiques qui vous présentent les principaux modèles utilisés en recherche. Leur but ? Éveiller votre curiosité et vous aider à comprendre pourquoi et à quelles fins sont utilisés.
D’autres sets de cartes suivront…
Comment lire les Lab'deX ?
Set 1 - avril 2025
Lapin
- Les lapins sont souvent employés pour produire des anticorps polyclonaux utilisés en recherche biomédicale (kits de diagnostic, etc.). Leur système immunitaire réagit de manière robuste et produit une grande quantité d’anticorps de haute affinité, qui sont ensuite purifiés pour diverses applications.
- Historiquement, les lapins ont été utilisés dans différents tests comme celui de Draize pour évaluer l’irritation oculaire ou cutanée. Les réglementations évoluent aujourd’hui pour réduire ces pratiques, mais certains protocoles exigent encore la validation sur des modèles animaux.
Rat
- Effet Whitten : les phéromones présentes dans l’urine du mâle déclenchent une cascade hormonale chez les femelles, synchronisant leurs cycles œstraux. Intérêt en recherche : cela permet de contrôler ou de prévoir précisément les périodes de fertilité dans un élevage de laboratoire, optimisant ainsi la planification expérimentale. On étudie également cet effet pour mieux comprendre comment les signaux chimiques influencent le comportement et la physiologie.
- Le rat possède 4 doigts sur ses pattes antérieures et 5 sur ses pattes postérieures.
Souris
- Les souris “germ-free” (sans microbes) ou associées à un microbiote contrôlé constituent un outil clé pour étudier le rôle du microbiote intestinal dans de nombreuses maladies (obésité, diabète, troubles neurodéveloppementaux).
- La « mode » et la démocratisation des modèles souris dans les laboratoires du monde entier ont commencé au début du XXe siècle, sous l’impulsion de Abbie Lathrop.
- Les souris, tout comme les rats, peuvent voir leurs cycles menstruels synchronisés grâce à l’effet Whitten.
Poisson-zèbre
- Les œufs éclosent en quelques jours et le poisson atteint sa maturité en quelques mois, ce qui rend la recherche rapide et relativement peu coûteuse.
- Le poisson-zèbre Danio rerio est la quatrième espèce la plus utilisée en recherche.
- Il est possible de créer des modèles génétiquement modifiés.
Cochon
- En raison de leur physiologie métabolique proche de celle des humains, certains cochons sont sélectionnés pour étudier l’insulino-résistance, l’obésité et tester des interventions nutritionnelles ou médicamenteuses.
- Les cochons sont utilisés dans la formation des chirurgiens pour leur permettre d’acquérir les gestes techniques nécessaires à la réalisation d’interventions sûres et efficaces sur des patients humains.
Organoïde
- La culture d’organoïdes nécessite encore aujourd’hui de nombreux produits d’origine animale, tel que le sérum de veau fœtal, le matrigel (souris), la trypsine (porc) ou bien les anticorps polyclonaux (origines diverses).
- Il est possible de créer des organoïdes à partir de cellules souches pluripotentes induites.
- L’une des grosses limites actuelles des organoïdes est la reproductibilité. Il est très difficile de produire des organoïdes « homogènes », rendant les conclusions des études moins sûrs.
- Ces modèles sont à l’heure actuelle dépourvus (ou peu pourvus) en vascularisation.
- Les organoïdes sont semblables à des organes au stade embryonnaire.
Rat-taupe nu
- De par leur mode de vie cavernicole, les rats-taupes nus ont une vue et une ouïe très faibles. Ils basent pourtant majoritairement leurs interactions sur les sons. Le paradoxe s’explique par le fait que, vu que leurs oreilles n’amplifient pas les sons, les cris qu’ils produisent ne sont jamais assez puissants pour abîmer les cellules cillées de l’oreille, ce qui leur évite de devenir complètement sourds.
Hamster doré
- Les hamsters dorés sont aussi utilisés pour mieux comprendre les mécanismes de stockage des graisses et les fluctuations métaboliques saisonnières (hibernation, semi-hibernation), ce qui est intéressant pour la recherche sur l’obésité.
- Leur rythme circadien (cycle jour/nuit) est assez stable et facile à manipuler en laboratoire, offrant un modèle pour étudier les perturbations du sommeil, le décalage horaire, ou les effets d’un cycle lumière-obscurité modifié sur l’organisme.
Le hamster doré est un bon modèle de recherche grâce à ses défenses immunitaires particulières et à sa poche buccale, dépourvue de drainage lymphatique. Cela permet d’observer de près la progression des tumeurs et la réponse de l’organisme face aux infections.
Seiche
- La seiche peut apprendre par observation et résoudre des problèmes pour chasser ou échapper à des prédateurs.
- Elle change de couleur et de texture en une fraction de seconde grâce à des cellules pigmentaires (chromatophores), pour se confondre avec l’environnement ou communiquer avec ses congénères.
- La seiche possède un cerveau relativement grand, réparti en plusieurs lobes spécialisés, ainsi que des ganglions nerveux localisés dans ses tentacules. Les neuroscientifiques s’y intéressent pour comprendre comment un cerveau “différent” du nôtre traite l’information visuelle, la mémoire et la prise de décision.
Organe-sur-puce
- Grâce à la microfluidique, on peut régler avec une grande précision la circulation de liquides (sang artificiel, nutriments, oxygène, etc.) et la force des mouvements auxquels les cellules sont soumises. On peut aussi régler la concentration de certaines molécules et le pH. Ainsi, les organes-sur-puce imitent de très près les conditions que les cellules rencontrent dans le corps humain.
Macaque crabier
- En recherche, les macaques crabiers sont utilisés lorsqu’aucun autre modèle (cellules, organoïdes, rongeurs…) ne permet de répondre aux questions posées, notamment pour le système nerveux, le système immunitaire ou certaines maladies infectieuses.
- En France et en Europe, leur utilisation est exceptionnelle et fait l’objet d’autorisations spécifiques, avec des exigences renforcées sur la justification scientifique, le bien-être des animaux et la durée des études.
- Leur proximité avec l’être humain permet de vérifier la tolérance et la sécurité de vaccins ou de médicaments avant les essais cliniques.
Canari
Le chant du canari a une structure très organisée, composée de syllabes et de motifs qui peuvent varier selon les individus et les populations. Cette diversité permet d’étudier comment l’environnement, l’expérience et l’âge modifient finement les circuits cérébraux impliqués dans l’audition et la production de sons.
Chez les oiseaux chanteurs, dont le canari, certaines régions du cerveau restent plastiques à l’âge adulte et peuvent même changer de volume en fonction des saisons, de l’apprentissage ou des hormones. L’étude de ces mécanismes peut aider à mieux comprendre comment le cerveau humain adapte ses réseaux neuronaux lorsqu’il apprend de nouvelles compétences, qu’il perd certaines fonctions ou qu’il tente de les récupérer après une lésion.
Drosophile
Facile à élever en grand nombre dans de petits espaces, avec un cycle de vie de quelques jours seulement entre l’œuf et l’adulte, la drosophile permet d’observer rapidement l’effet d’une mutation ou d’un traitement sur plusieurs générations.
Les chercheurs disposent pour cet insecte d’outils génétiques très puissants qui autorisent l’activation ou l’inactivation ciblée de gènes dans un tissu précis ou à un moment donné du développement. Elle a ainsi servi de modèle à des découvertes majeures sur l’hérédité, la formation des organes, le fonctionnement de l’horloge biologique interne, le vieillissement, certains cancers et des maladies neurologiques. Plusieurs de ces travaux ont été récompensés par des prix Nobel, ce qui illustre le rôle central de la drosophile dans la compréhension du vivant.
- N’étant pas un vertébré, la drosophile n’est pas encadrée par la directive européenne 2010/63/UE. Malgré cela, les chercheurs s’efforcent d’appliquer les 3R, au même titre que pour les vertébrés et les céphalopodes.
Modèle informatique
En pratique, ces modèles servent par exemple à simuler le devenir d’une substance dans l’organisme (absorption, répartition, métabolisme, élimination) ou à prédire la toxicité d’un grand nombre de molécules avant d’en tester seulement quelques-unes en laboratoire. En combinant des données expérimentales existantes (in vitro, études animales, données humaines) avec des approches mathématiques ou d’intelligence artificielle, ils aident à choisir des doses d’essai plus pertinentes et à mieux cibler les expériences indispensables.
Les agences de réglementation commencent à les utiliser, avec d’autres « nouvelles approches méthodologiques », pour documenter l’évaluation des risques et réduire progressivement le recours aux animaux lorsque la fiabilité de ces modèles est jugée suffisante.
- D’autres cartes viendront pour étayer les nombreux modèles informatiques liés à la biologie existants.
Zootechnicien
- Au sein des animaleries de recherche, le zootechnicien est souvent la personne qui connaît le mieux chaque animal. Il consigne les observations dans des fiches de suivi, alerte l’équipe vétérinaire en cas de signe inhabituel et propose des ajustements (enrichissement, regroupement, adaptation des rations) pour améliorer encore le bien-être. Il participe à la mise en œuvre concrète des 3R en suggérant des solutions de raffinement et en contribuant à la formation des nouveaux personnels.
- Interlocuteur privilégié entre chercheurs, vétérinaires et responsables qualité, il joue un rôle central dans le respect de la réglementation et dans la culture du soin au sein des établissements.
Responsable du bien-être animal
- En France et dans l’Union européenne, il est un membre clé de la structure du bien-être animal, comme prévu par la directive 2010/63/UE. Avec cette instance, il contribue à l’examen des nouveaux projets, au suivi des niveaux de gravité réellement observés et à la proposition de mesures de raffinement (analgésie, enrichissement, points limites, etc.), en lien avec le vétérinaire et les équipes techniques.
- Il participe aussi à la formation des personnels et à la promotion d’une culture du soin au sein de l’établissement.
- Dans de nombreux sites, il fait partie des interlocuteurs vers qui les équipes peuvent se tourner pour évoquer les difficultés liées au travail avec les animaux et pour faire évoluer les pratiques, en s’appuyant sur les recommandations nationales et européennes.
Demande d'autorisation de projet
Au-delà de l’autorisation elle-même, la DAP encadre la façon dont le projet sera suivi dans le temps. Elle précise, par exemple, les niveaux de gravité prévus, les critères d’arrêt anticipé, les mesures d’analgésie ou d’enrichissement, ainsi que les modalités de surveillance clinique des animaux.
Toute modification importante du protocole doit faire l’objet d’une mise à jour et, le cas échéant, d’une nouvelle évaluation éthique. La directive 2010/63/UE prévoit également la publication d’un résumé non technique, rédigé dans un langage accessible, afin d’informer le public sur les objectifs du projet, les espèces concernées et les mesures prises pour limiter la douleur, la souffrance ou l’angoisse des animaux.
Espèces couvertes
Le choix des espèces couvertes repose sur les connaissances scientifiques concernant leur capacité à éprouver douleur, souffrance, angoisse ou dommage durable. C’est notamment pour cette raison que les céphalopodes ont été ajoutés au champ de la directive : leur système nerveux complexe et leurs comportements indiquent une sensibilité particulière.
La directive fixe un socle commun minimal pour tous les pays de l’Union européenne, qui peuvent décider, dans leur droit national, de protéger d’autres espèces en plus.
Pour les organismes non couverts (certaines phases très précoces de développement, de nombreux invertébrés, micro-organismes, etc.), les autorités scientifiques recommandent néanmoins d’appliquer des règles de bonne pratique et de limiter autant que possible toute forme de souffrance.
