Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 03/04/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-764304)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’étude proposée vise à examiner le rôle de la catéchol-O-méthyltransférase (COMT), une protéine associée à la régulation des molécules de communication entre les nerfs, dans l’arthrose (OA) et la douleur associée. Nous cherchons à clarifier la relation entre les différentes formes génétiques de COMT existant dans la population (appelées aussi variants) et la physiopathologie de l’arthrose, une maladie chronique et multifactorielle liée au vieillissement, caractérisée par l’altération des tissus articulaires et la douleur. Il est bien établi que les variants de COMT sont associés à la douleur liée à l’arthrose. Cependant, le rôle de COMT dans l’arthrose et les mécanismes responsables de la douleur associée à cette maladie restent encore largement inconnus. Dans ce contexte, l’objectif de l’expérimentation animale dans ce projet est d’élucider le rôle de COMT dans les tissus articulaires au cours de l’arthrose. Les résultats obtenus permettront, à terme, d’évaluer si le ciblage de COMT par des molécules thérapeutiques peut réduire la progression de l’arthrose et la douleur associée. Scientifiquement, nous espérons mieux comprendre la physiologie et la physiopathologie des articulations et de l’arthrose, et plus particulièrement le rôle de COMT (via l’utilisation de souris dépourvues du gène COMT spécifiquement dans le cartilage) ainsi que celui de ses variants génétiques dans les tissus articulaires (grâce à l’utilisation de lignées murines dans lesquelles le gène COMT de la souris a été remplacé soit par le variant méthionine, soit par le variant valine humain).
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les résultats obtenus au cours du projet auront sans aucun doute de larges implications pour notre compréhension de la biologie ostéoarticulaire et du processus de la douleur, ainsi que pour le traitement de l’arthrose. Le projet proposé est donc à la fois fondamental et translationnel : il devrait permettre la découverte de nouveaux mécanismes pathologiques, de biomarqueurs utiles en clinique, et de cibles thérapeutiques dans le cadre de l’arthrose. Ces recherches auront des applications en génétique et en pharmacologie.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les 192 souris seront utilisées. Parmi elles, 96 souris génétiquement modifiées recevront une injection intrapéritonéale sous sédation gazeuese (20 secondes) avec une molécule permettant la perte du gène COMT Par ailleurs, 96 souris subiront une ablation du ménisque afin de mimer l’arthrose mécanique ; pour cela, elles seront anesthésiées pendant 15 minutes par injection. En outre, 96 souris recevront une injection intra-articulaire d’une molécule pouvant induire l’arthrose inflammatoire ; ces dernières seront anesthésiées pendant 5 minutes par inhalation gazeuse. L’ensemble des 192 animaux sera soumis à un test de sensibilité à la douleur une fois par semaine pendant 8 semaines. Ce test sollicitera l’animal durant une période de 5 minutes.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Le marquage des souris provoque une douleur momentanée qui ne nécessite pas de prise en charge antalgique. L’injection intrapéritonéale de la molécule permettant la perte du gène COMT peut également entraîner une douleur localisée et passagère au niveau du site d’injection, ne nécessitant pas non plus de prise en charge antalgique. L’anesthésie par injection peut entraîner une baisse temporaire de la température corporelle durant la période de réveil. L’induction de l’arthrose dans nos différents modèles provoque l’apparition de douleurs spontanées et handicapantes à partir de la douzième semaine suivant les interventions. Une légère perte de poids a été observée 24 heures après l’opération, avec un retour au poids initial attendu dans les 48 heures. Dans nos deux modèles d’arthrose, les souris seront euthanasiées à 8 semaines, soit avant l’apparition des douleurs spontanées. Le test de sensibilité à la douleur provoque un réflexe de retrait de la patte, sans induire de douleur prolongée ou significative.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
. Mis à mort pour prélèvement d’organes
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
L’étude des chondrocytes in vitro est un modèle qui revêt un intérêt majeur pour la compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires associés à l’arthrose. Il est également possible de réaliser des cultures ex vivo d’explants de cartilage humain, présentant l’avantage de préserver la complexité des différentes couches du cartilage. Cependant, l’arthrose, notre sujet d’étude, est une maladie affectant l’ensemble de l’articulation, englobant ainsi le cartilage, le ménisque, le muscle, la synoviale, le ligament et l’os. Les publications scientifiques bont démontré l’importance de chacun de ces éléments dans la physiopathologie de l’arthrose. Actuellement, que ce soit dans le développement d’organoïdes ou de puces biologiques, ces approches reproduisent de manière très lacunaire la complexité de ces interactions tissulaires, rendant ainsi leur utilisation peu pertinente. De plus, le développement de l’arthrose implique des mécanismes complexes tels que l’inflammation et les forces biomécaniques (pression, tension et cisaillement), difficiles à modéliser. C’est pour l’ensemble de ces raisons qu’à l’heure actuelle, l’utilisation du modèle animal, notamment le modèle murin, malgré ses imperfections, demeure la plus complète.
2. Réduction
Le nombre d’animaux a été calculé afin d’assurer une puissance suffisante dans la détection de différences attendue de l’ordre de 20% (seuil de pertinence clinique). Dans cette perspective, il a été décidé de garantir une puissance d’au moins 80% pour détecter des différences lorsqu’elles sont attendues, correspondant à une taille d’effet estimée pour chaque expérience grâce aux études préliminaires réalisées. Les résultats seront analysés par des tests statistiques. Ce calcul de puissance permet d’obtenir le nombre minimal d’animaux nécessaire pour que nos tests statistiques soient exploitables et que nos expérimentations soient concluantes.
3. Raffinement
Les animaux seront maintenus dans des cages transparentes, nourris ad libitum, dans un environnement enrichi. Les souris seront systématiquement acclimatées à la chambre d’expérimentation 60 minutes avant chaque expérience. Concernant les procédures chirurgicales : dans un premier temps un antalgique sera administré par injection sous cutanée une heure avant l’anesthésie générale. Celle-ci sera administré par injection intrapéritonéale. Ce type d’anesthésie permet une ventilation spontanée de l’animal. Un test du réflexe de retrait de la patte sera effectué pour s’assurer de l’endormissement des animaux. Nous supposons que la douleur postopératoire peut persister jusqu’à 24 heures, avec un pic entre 6 et 8 heures après l’intervention, ce qui justifie une deuxième injection d’antalgique 6 heures après l’intervention. Seuls les animaux présentant des signes de douleur le lendemain recevront une dose supplémentaire d’antalgique. Les souris seront placées dans une couveuse et observées jusqu’à leur réveil complet. Notre expérience, ainsi que les données de la littérature, montrent que la douleur directement associée à l’arthrose apparaît, quel que soit le modèle, 12 semaines après les procédures. Notre protocole prévoit une mise à mort 8 semaines après l’intervention, évitant ainsi l’apparition de cette douleur.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Les expériences in vitro de cultures cellulaires ne permettent pas de mimer la pathologie en raison de multiples interactions cellulaires et tissulaires au sein de l’articulation. De plus, l’influence de la composante mécanique est fondamentale dans cette pathologie. Le modèle murin combine les avantages d’intégrer les différents tissus de l’articulation avec les possibilités de modification génétique, est accéder à une évaluation de la douleur. Les données in vivo sont donc indispensables à la compréhension des mécanismes physiopathologiques. L’ensemble des souris seront méniscectomisées ou injectées MIA à l’âge de 10 semaines, âge à partir duquel la maturité osseuse est atteinte