Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 25/09/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-430267)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Notre équipe étudie l’impact de la radiothérapie sur le vieillissement accéléré (ou sénescence) du cerveau, dans le contexte des cancers du cerveau chez l’adulte (glioblastome) mais également chez l’enfant (gliome, médulloblastome). Le médulloblastome est la tumeur cérébrale maligne la plus fréquente chez l’enfant et la majorité de ces tumeurs surviennent avant l’âge de 10 ans. La combinaison de la chirurgie et d’une radiothérapie agressive a permis d’obtenir une survie à 5 ans de l’ordre de 50%. La surveillance à long terme des patients qui ont survécu plus de 5 ans sans récidive a montré qu’un tel traitement entraîne fréquemment de lourdes séquelles notamment cognitives. Des données de la littérature indiquent que la radiothérapie cérébrale induirait un vieillissement accéléré d’un certain type de cellules dans le cerveau, notamment celles impliquées dans sa vascularisation. Le rôle joué par ce vieillissement sur l’apparition des déficits cognitifs n’est pas connu. L’objectif de ce projet est donc d’étudier l’ampleur de ce vieillissement accéléré induit par une radiothérapie et son impact sur les troubles cognitifs. Notre étude sera réalisée dans 3 établissements utilisateurs différents sur des modèles animaux : de jeunes souris recevront une dose d’irradiation équivalente à celle d’un protocole de radiothérapie. Des tests comportementaux et des examens d’imagerie seront réalisés. Une étude en histologie du cerveau des animaux complétera le protocole. Toujours à l’aide d’un modèle murin, nous évaluerons la capacité de molécules pharmacologiques à limiter l’apparition des lésions cérébrales et des déficits cognitifs liés à la radiothérapie.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le projet a pour objectif une meilleure connaissance du rôle du vieillissement accéléré (ou sénescence) sur les troubles cognitifs après radiothérapie. Les résultats obtenus seront exploités pour permettre de proposer de nouveaux traitements visant à protéger au mieux les fonctions cognitives. L’utilisation de notre modèle pour étudier et traiter les troubles cérébraux radio-induits doit permettre une rapide application aux jeunes patients souffrant des médulloblastomes traités par radiothérapie. À plus long terme, les connaissances qui découleront de notre étude devront également bénéficier à d’autres cancers du cerveau aussi bien chez l’adulte (glioblastome) que chez l’enfant (gliome).
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Le projet se déroule dans 3 établissements utilisateurs nommés EU1, EU2 et EU3. Les animaux recevront une dose d’irradiation équivalente à celle d’un protocole de radiothérapie utilisé en clinique dans l’EU2, sous anesthésie générale gazeuse, à raison de quatre séances maximum espacées de 24h (séance d’une durée de de 5 min maximum). Les tests comportementaux réalisés dans l’EU1 sur une partie des animaux se focaliseront sur les capacités motrice et visuelle, l’anxiété et la mémoire épisodique. Ils seront répétés 3 fois maximum sur 12 mois et entraîneront environ une quinzaine de jours d’expérimentation (au maximum, 3 à 4 tests par animal, avec une phase d’entraînement et des phases de récupération, chaque test durant moins de 30 minutes par jour). Une partie des animaux recevront un examen d’imagerie par résonance magnétique dans l’EU3, examen d’une durée maximale de 2 heures réalisé sous anesthésie générale. Une partie des animaux recevra un traitement pharmacologique visant à limiter les effets de la radiothérapie. Le traitement se fera dans l’EU1 en plusieurs prises, entre 2 et 10 selon la molécule testée, sur une période de 12 mois maximum. L’administration dure moins d’une minute). Enfin des prélèvements de fluides biologiques seront réalisés en fin d’expérimentation, sur animaux anesthésiés, dans les EU1 ou EU3.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
L’irradiation seule ne provoque pas de nuisance immédiate chez l’animal mais peut engendrer un stress léger du fait de la contention pour l’anesthésie (placement dans la chambre d’induction). Cette nuisance liée à l’induction de l’anesthésie sera légère et de courte durée. De plus, l’irradiation et les protocoles d’imagerie étant réalisés sous anesthésie légère, les potentiels effets indésirables sont une hypothermie légère transitoire et un risque faible d’arrêt respiratoire. Les déplacements pourront provoquer un stress modéré et éventuellement l’apparition d’agressivité. Cet effet pourra perdurer jusqu’au retour au lieu d’hébergement initial. Cependant, ces changements d’environnement seront les plus courts possible et il n’y aura pas de modifications des groupes sociaux. Les différentes études de comportement seront précédées d’une phase d’habituation à l’expérimentateur et à l’environnement de travail afin de limiter au maximum l’apparition de stress pour les animaux. Les administrations de molécules pharmacologiques pourront provoquer un stress léger lors de la contention et des effets secondaires. Les injections, quant à elles, entraînent une douleur légère de courte durée. Cependant, ces administrations étant répétées lors des semaines de traitements, la douleur pourrait passer de légère à modérée lors des phases de traitement. Enfin, avant la mise à mort des animaux, les prélèvements biologiques (sang et/ou liquide céphalo-rachidien) seront réalisés sous anesthésie générale et analgésie complète (l’injection pourra provoquer une douleur légère de courte durée).
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux seront mis à mort en fin d’étude afin de corréler nos résultats obtenus in vivo avec des analyses histopathologiques.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Notre consortium a développé de nombreux modèles de culture cellulaire afin de pouvoir étudier les effets de l’irradiation in vitro. Ces modèles 2D ont été récemment complétés par le développement de modèles 3D multicellulaires (bioprint, organes sur puces). Ces modèles 3D permettent de recréer des conditions tissulaires simplifiées et ainsi étudier les effets de l’irradiation pour trier certaines conditions expérimentales et molécules pharmacologiques. Cependant ces modèles in vitro sont encore préliminaires et sont largement insuffisants pour reproduire la complexité d’organisation du cerveau et étudier des processus aussi compliqués que la cognition. Ainsi, le passage par un organisme vivant complexe est indispensable.
2. Réduction
L’utilisation des modèles in vitro 2D et 3D permet d’optimiser le design expérimental de nos études in vivo, et ainsi de limiter l’utilisation des animaux à leur stricte nécessité. Des études préliminaires nous ont permis d’optimiser la mise en place de notre modèle. Nous avons ainsi pu réduire la gamme de certaines modalités d’irradiation (doses, fréquence) pour lesquelles un effet ne serait pas suffisamment détectable. Différentes études statistiques ont été menées et ont permis de déterminer un nombre réduit d’animaux pour chaque procédure : entre 10 et 16 animaux par lot selon la procédure. Enfin, nous procéderons à une analyse statistique après chaque expérience qui sera stoppée dès que la significativité sera atteinte.
3. Raffinement
Les animaux seront hébergés selon des conditions d’hébergements réglementaires au sein de l’établissement utilisateur, à savoir : hébergement en groupe sociaux dans des cages de taille adaptée sur portoir ventilé (avec hygrométrie, température et cycle jour/nuit 12h/12h contrôlés). Les animaux auront de l’eau et de la nourriture à disposition à volonté et auront également à disposition dans leur environnement deux éléments d’enrichissement à minima : papier kraft pour la constitution du nid, tunnel en polycarbonate rouge et/ou une maison en cellulose pour l’abri. Les transports vers l’irradiateur ou l’IRM se feront par transporteur et véhicule agréés. Le confort et la sécurité des animaux seront garantis durant toute la durée du transport (aliment et eau à volonté, sans modifications des groupes sociaux, présence d’enrichissement). Une période d’acclimatation à l’arrivée sera observée pour garantir aux animaux une période de repos. Les irradiations seront réalisées sous anesthésie générale. Afin de limiter l’hypothermie due à l’anesthésie, les animaux seront placés sur tapis chauffant jusqu’au réveil complet. Un suivi clinique approfondi des animaux sera fait dans les 24h suivant l’irradiation, puis deux fois par semaine, ce qui permettra d’évaluer sur le long terme l’apparition éventuelle de points cliniques limites. Une phase d’habituation (à l’environnement, l’expérimentateur et la préhension) sera réalisée dans les 15 jours précédant les tests cognitifs afin de limiter le stress. L’imagerie IRM est réalisée sous anesthésie, dans un berceau chauffé, avec contrôle de la respiration et de la température. Lors d’une acquisition IRM, si la respiration sort des limites prévues, l’examen est immédiatement interrompu et l’animal est mis sous surveillance accrue jusqu’à sa récupération. Les prélèvements de fin d’expérimentation ainsi que les mises à mort des animaux seront réalisés sous anesthésie générale et analgésie complète.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le modèle retenu pour nos études est la souris car c’est une espèce couramment utilisée en neurosciences, qui présente l’avantage d’avoir une organisation des structures cérébrales relativement proche de celle de l’homme et un comportement très bien documenté dans la littérature. Ce modèle est très répandu en études pré-cliniques en cancérologie, et l’ensemble des études préliminaires du consortium (notamment de mise au point en histologie) ont été réalisées chez la souris. De plus, nous disposons de l’ensemble des équipements adaptés à cet espèce pour nos études : irradiateur, imageur IRM et enceintes pour études cognitives. . Les études seront menées sur animaux juvéniles, c’est-à-dire des animaux de 3 à 4 semaines au moment de l’irradiation. Ce stade est privilégié pour reproduire le cadre clinique des traitements du médulloblastome qui intervient durant le développement cérébral chez l’enfant âgé de 10 à 14 ans environ.