Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 06/02/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-414147)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’insuffisance rénale chronique (IRC) est associée à une fragilité osseuse multipliant par 4 l’incidence des fractures et doublant le risque de mortalité chez les patients dialysés. A ce jour, les mécanismes responsables de la fragilité osseuse liée à l’IRC restent mal connus. Aucun des traitements testés jusqu’ici n’a montré de réelle efficacité dans ce contexte. L’identification de nouveaux traitements est d’autant plus difficile que la plupart des molécules actuellement disponibles sont contre-indiquées en cas d’IRC. Une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans cette fragilité osseuse apparaît donc nécessaire afin d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Des observations cliniques récentes suggèrent que les patients souffrant d’IRC ont un niveau de graisse dans la moelle osseuse (adiposité médullaire) significativement plus élevé que les sujets ayant une fonction rénale normale. L’adiposité médullaire (AM) correspond à une accumulation de cellules graisseuses, appelées adipocytes médullaires (AdMed), au niveau de la moelle osseuse. Les études menées ces dix dernières années montrent que l’élévation de l’AM est associée à des altérations de la structure osseuse qui favorise le risque de fracture. Les études menées in vitro montrent que les AdMed sécrètent des facteurs modulant la fonction des ostéoblastes (formant l’os) et des ostéoclastes (résorbant l’os). Ils pourraient donc avoir un rôle clé dans la régulation du remodelage osseux. Nous avons émis l’hypothèse que l’élévation d’AM pourrait être à l’origine de la fragilité osseuse observée dans l’IRC. Ce projet présente deux objectifs principaux : 1- identifier les mécanismes par lesquels l’IRC amplifie l’AM, 2- évaluer l’influence des AdMed issus de conditions IRC sur l’activité des ostéoblastes, des ostéoclastes, et sur la qualité osseuse.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Nous espérons que cette étude nous permettra de conclure quant à l’existence ou non d’un lien de causalité entre AM et fragilité osseuse dans l’IRC. Les résultats que nous obtiendrons offriront une source très importante de pistes mécanistiques à explorer afin d’identifier les voies impliquées dans le développement des altérations osseuses observées chez les souris IRC. Cela pourrait conduire à l’identification de cibles thérapeutiques/diagnostiques prometteuses pour le développement de nouvelles stratégies de prise en charge de la fragilité osseuse chez ces patients.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Tous les animaux subiront deux procédures chirurgicales, d’une durée inférieure à 15 minutes, et réalisées sur animaux anesthésiés, à deux semines d’intervalle. Pour la motitié de l’effectif, ces chirurgies auront pour but d’induire une insuffisance rénale chronique. L’autre moitié des animaux subira une chirurgie blanche, n’altérant pas la fonction des reins (souris contrôles). Certains animaux recevront des injections qui permettront d’étudier l’os post-mortem. Ces injections seront réalisées sur animaux vigiles.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les souris des groupes IRC développeront une insuffisance rénale chronique associée à des désordres cardiovasculaires et osseux. Elles devraient donc prendre moins de poids que les souris contrôles sur toute la durée du protocole. Les animaux mâles seront hébergés seuls durant les 15 semaines de l’étude pour éviter le stress et les blessures liées aux bagarres. Cet isolement social pourrait générer un stress. L’état d’IRC peut être associée dans de très rares cas à une mortalité de 10% dont nous avons tenu compte dans le calcul l’effectif afin de s’assurer de pouvoir conclure fermement.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux arrivant en fin de procédure seront euthanasiés. Une partie des tibias et fémur des animaux sera utilisée pour étudier l’impact de l’insuffisance rénale chronique sur l’AM, la microarchitecture et la fragilité osseuse. L’autre partie des tibias et des fémurs des animaux sera utilisée pour récupérer les précurseurs d’adipocytes présents dans la moelle osseuse des souris afin de comparer in vitro leur capacité de différenciation en adipocytes et leur impact sur l’activité des cellules formant (osteoblastes) et résorbant (osteoblastes) l’os.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
La complexité des désordres métaboliques liés à l’IRC (désordres minéraux, inflammation, stress oxydant et accumulation de toxines urémiques (déchets non excrétés par le rein malade)) est partiellement modélisable in vitro. Ainsi, des études préliminaires menées par notre équipe ont permis de démontrer que l’exposition à du sérum provenant de patients IRC amplifie la différenciation adipogénique des cellules de la moelle osseuse. Cependant, aucun système n’existe à notre connaissance permettant d’étudier l’impact de cet environnement pathologique sur le remodelage, la microarchitecture, la qualité et la fragilité osseuse. La complexité de ce système ne peut actuellement être appréhendée que par l’usage de modèles animaux.
2. Réduction
Le design de notre étude permettra d’obtenir un niveau élevé d’informations à partir d’un seul animal. Les données relatives à l’analyse des gènes seront déposées sur un site d’archive ouverte afin d’être accessibles au plus grand nombre. Ceci permettra à l’avenir à d’autres chercheurs du domaine de profiter de cette base de donnée sans avoir à reproduire le protocole d’expérimentation animal. Les cœurs et les aortes des animaux de toutes les procédures seront récupérés post-mortem pour alimenter la bio-banque d’organes du laboratoire servant aux mises au point des protocoles d’extraction et d’histologie.
3. Raffinement
Une période d’acclimatation de 7 jours sera mise en place à l’arrivée des souris, avant leur entrée dans le protocole. Les conditions d’élevages seront optimisées afin d’offrir aux animaux un maximum d’éléments environnementaux leur permettant de reproduire la majorité de leurs comportements naturels qu’ils soient hébergés seuls ou en groupe (enrichissement du milieu de stabulation avec des frisettes pour la confection de nids, des cylindres en cartons pour se cacher, et des bûchettes). Les chirurgies seront réalisées sur des souris anesthésiées. Suite aux chirurgies, les souris recevront une analgésie adaptée. Cette analgésie sera maintenue aussi longtemps que nécessaire. L’état général des animaux sera surveillé quotidiennement, afin de s’assurer de leur bien-être et d’identifier les animaux susceptibles d’avoir atteint le point limite. Pour cela, un score bien-être, basé sur une pesée et la recherche de signes de souffrance, sera réalisé de manière journalière dans la semaine post-chirurgie puis de façon semi-hebdomadaire. Les animaux montrant des signes de souffrance recevront une analgésie et des soins adaptés. Les seront animaux ayant atteint le point limite seront euthanasiés.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le modèle murin d’IRC que nous utiliserons a été validé sur des souris C57BL6J mâles et femelles agées de 8 semaines au moment de la première chirurgie. Il n’existe pas à l’heure actuelle de modèle invertébré permettant de reproduire le syndrome cardio-rénal. La compléxité des désordres minéraux, métaboliques, endocriniens, vasculaires et osseux liés à l’induction de la maladie réanle chronique ne peut être reproduite par des systèmes de culture in vitro.