Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 07/04/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-843828)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le sepsis est défini comme une défaillance multi-organe causée par une réponse excessive et incontrôlée de l’hôte à l’infection. Le sepsis est l’une des principales causes de mortalité dans les unités de réanimation en soins intensifs avec un taux de mortalité très élevé de 30 %, pouvant atteindre 40 à 50 % en cas de complications. En outre, des séquelles persistent longtemps après leur guérison et les patients survivants développent un handicap physique chronique qui affecte au quotidien leur qualité de vie. La majorité des patients survivants du sepsis présentent une atrophie et une faiblesse musculaires qui surviennent rapidement dès les 10 premiers jours de leur séjour en soins intensifs et qui s’accompagnent d’une fonte musculaire progressive. Chez les patients septiques, l’atteinte musculaire touche principalement les muscles des épaules, des bras et du bassin, tandis que les muscles des membres inférieurs sont moins touchés. L’origine et les mécanismes impliqués dans la faiblesse musculaire associée au sepsis semblent complexes et multifactoriels, et impliquent une inflammation incontrôlée, une augmentation de la dégradation des fibres musculaires ainsi qu’une altération des capacités cicatricielles des cellules souches du muscle. De façon surprenante, chez les patients septiques, les muscles faciaux et extra-oculaires semblent totalement épargnés sans que l’on ne sache pourquoi. Notre hypothèse est que les muscles de la face et les muscles extra-oculaires mettent en place des mécanismes compensatoires intrinsèques leur permettant de résister au choc septique. Dans ce contexte, l’objectif principal de notre projet vise à étudier l’hétérogénéité des réponses biologiques des muscles squelettiques et des cellules souches en réponse au sepsis en fonction de leur localisation anatomique (muscles des membres vs muscles de la face). Nous étudierons également s’il existe une différence entre les mâles et les femelles dans cette réponse hétérogène musculaire au sepsis.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Cette étude permettra une meilleure compréhension de l’hétérogénéité de la réponse des muscles squelettiques au sepsis en fonction de leur localisation anatomique. Ce travail permettra d’identifier les mécanismes moléculaire et cellulaires responsables de la résistance de certains muscles au sepsis qui pourront être ciblés dans le futur à visée thérapeutique.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les procédures invasives sur animal anesthésié sont au nombre de cinq : 1. Implantation d’une sonde de température sur animal anesthésié (1 fois, durée : 5 min) 2. Modèle de sepsis (1 fois, durée : 10 min) 3. Mesure de la force musculaire sur animal anesthésié (1 fois, durée : 30min) 4. Prélèvement de sang de façon réitérée (5 fois max, durée : 2 min) 5. Prélèvement de sang sur animal anesthésié au terme de l’étude (1 fois, durée : 2 min). La seule procédure non ou peu invasive sur animal anesthésié ou vigile est le test de force musculaire sur animal vigile (2 fois, durée : 5 min).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les nuisances attendues sont principalement liées au stress lors de la contention et de la manipulations sur animal vigile. Les effets indésirables sont ceux liés au modèle murin de sepsis peut être associé à une perte de poids (corrélée avec la gravité de la maladie), une altération de leur apparence physique (manque de toilettage, poil ébouriffé, paupière fermée, posture anormale), un comportement anormal (mobilité réduite, agressivité) avec une surmortalité accrue pour les animaux les plus atteints (25% environ).
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la fin de la procédure, tous les animaux seront mis à mort. Leurs organes seront prélevés afin de réaliser des analyses histologiques et/ou moléculaires nécessaires pour atteindre les objectifs de notre étude.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Afin de tester l’impact différentiel direct de la réponse inflammatoire incontrôlée associée au sepsis sur le devenir des cellules souche musculaires isolées de muscles de la face ou des muscles périphériques, des expériences de culture cellulaire seront menées indépendamment en incubant les cellules avec un cocktail de cytokines pro-inflammatoires ou du sérum de sujets (souris ou homme) en choc septique. Néanmoins, pour répondre à notre question biologique, le remplacement total par de la culture cellulaire n’est pas possible. En effet, les modèles in vitro ne rendent pas compte de l’immense complexité des interactions qui existent entre les populations cellulaires au sein d’un muscle entier, notamment dans un contexte de réponse inflammatoire aigüe. L’utilisation de modèles animaux mimant le sepsis reste essentielle pour étudier l’hétérogénéité de la réponse musculaire au sepsis, notamment entre les muscles de la face et des muscles périphériques. Dans cette étude, notre choix s’est porté sur le modèle de sepsis par ligation et poncture du caecum afin de nous rapprocher au plus près d’une des causes principales de sepsis chez l’Homme, à savoir la péritonite. Par ailleurs, la souris est un modèle de choix car la physiologie du muscle squelettique est proche de celle de l’Homme.
2. Réduction
Nous allons réduire le nombre d’animaux par l’utilisation des méthodes non invasives permettant de répéter les analyses sur le même animal au cours de la maladie, mais aussi grâce à l’utilisation de tests statistiques appropriés. Nos expériences au laboratoire ainsi que les données préliminaires de nos collaborateurs sur le modèle de sepsis chez la souris ont démontré que des groupes de n=15 animaux sont nécessaires pour les analyses histologique et moléculaire et les analyses fonctionnelles à long terme, compte tenu de la variabilité biologique inter-individuelle de la réponse musculaire au sepsis et de la mortalité importante du modèle dans les 4 premiers jours suivant la chirurgie (25%).
3. Raffinement
Les animaux importés pour les besoins expérimentaux sont laissés en acclimatation une semaine avant toute manipulation. Pour raffiner, la souffrance des souris sera réduite en utilisant des sédatifs et analgésiques. Pour les modèles chirurgicaux, les souris seront anesthésiées et des injections d’antidouleurs seront faites en pré- et post-opératoire afin de limiter la douleur. Les animaux seront examinés de façon biquotidienne pendant les 7 premières jours afin de vérifier leur état général de santé. Tout au long de l’étude, nous suivrons la grille d’évaluation proposée tenant compte des changements du poids, de perturbation de l’apparence physique et du comportement. Tout animal auquel aura été attribué un score élevé à cette évaluation recevra des analgésiques. Tout animal auquel aura été attribué un score trop élevé sera immédiatement mis à mort. La qualité de l’élevage est améliorée en enrichissant les cages expérimentales avec des bâtons à ronger, des éléments permettant la nidification (papiers, maison en carton) ainsi qu’un accès illimité à la nourriture et à l’eau de boisson.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La souris est un modèle de choix car la physiologie du muscle squelettique est proche de celle de l’Homme. Par ailleurs, la souris a l’avantage indéniable de permettre l’utilisation des souris génétiquement modifiées. Les souris mutantes expriment une protéine fluorescente verte dans les cellules satellites, ce qui facilitera leur analyse spatiale en histologie et leur tri en cytométrie en flux pour l’analyse ultérieure de leur potentiel de réparation en culture ou de leur expression génique différentielle. Nous utiliserons des animaux adultes jeunes de 8 semaines. A ce stade, les muscles sont parfaitement formés et les cellules satellites résident en périphérie de la fibre musculaire à l’état de repos. Par ailleurs, les données de la littérature montrent que l’incidence de la péritonite est beaucoup importante chez l’adulte que chez l’enfant.