Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 08/02/2022
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-335544)
80 rats vont être utilisés, tous tués à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Chaque animal subit une chirurgie stéréotaxique implantant une pompe qui diffuse des oligomères amyloïdes dans le cerveau, puis des tests métaboliques répétés avec prélèvements sanguins, pour créer un modèle croisant maladie d’Alzheimer et diabète. Le porteur indique qu’une perte de poids de plus de 20 % entraîne le retrait de l’animal et son observation avant toute décision de mise à mort. Il affirme qu’il est « impossible » de remplacer ces rats par des systèmes in vitro ou in silico, la valeur du modèle tenant selon lui à un diabète spontané proche de l’humain.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le diabète de type 2 (DT2) et la maladie d’Alzheimer (MA) sont deux pathologies dégénératives, liées à l’âge, et dont la prévalence mondiale suit une progression alarmante à cause du vieillissement de la population. Leur fardeau socio-économique est destiné à s’alourdir surtout en l’absence d’un traitement curatif. De nombreuses études épidémiologiques ont montré que le DT2 est associé à un doublement du risque de développer une démence ou la MA. Réciproquement, l’intolérance au glucose et le DT2 sont fréquents chez les patients atteints de la MA. Néanmoins, malgré les progrès de la recherche dans ce domaine, la relation entre le DT2 et la MA reste encore mal comprise. De ce fait, comprendre les mécanismes moléculaires associant le DT2 et la MA est un enjeu majeur de la recherche, afin d’identifier des cibles thérapeutiques communes permettant de modifier le déclenchement et la progression de ces deux pathologies.Pour élucider le lien entre ces deux maladies, nous allons créer deux modèles précliniques de MA en injectant dans le cerveau du rat Goto-Kakizaki (GK), un modèle spontané du DT2, et du rat Wistar (WT) non diabétique des oligomères du peptide β-amyloïde (Aβ). Nous appellerons ces modèles « GK-Alz » et « WT-Alz ». Pour chacun de ces deux modèles un groupe contrôle, qui ne recevra pas les oligomères , sera rajouté. En effet dans la pathologie humaine, l’une des caractéristiques majeure est l’agréagation des oligomères Aβ pour former des plaques entre les neurones. Nous étudierons si un DT2 préexistant va éventuellement accélérer la formation de ces plaques et aggraver la neurotoxicité des oligomères Aβ grâce à des analyses histologiques et biochimiques sur le cerveau et le pancréas. Réciproquement, nous étudierons si l’induction de la MA va impacter négativement l’ homéostasie glucidique de nos modèles animaux, en effectuant des tests métaboliques in vivo . Ce projet nécessitera l’utilisation de 80 rats et sera mené sur 3 ans.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet nous permettra d’avoir une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la mise en place de la MA, de mettre en évidence les impacts du diabète sur la MA et d’offrir de nouvelles perspectives dans la prévention de son développement . Ce projet nous aidera à étudier la réponse physiopathologique à l’administration des oligomères Aβ et son évolution à différents moments du cycle de vie (avec l’évolution du diabète et le vieillissement du rat) .
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux subiront une procédure chirurgicale ,par stéréotaxie, pour l’implantation de la canule équipant la minipompe osmotique. Les 80 rats de l’étude seront implantés. Cette chirurgie dure 60 minutes. Des prélèvements de sang seront effectués sur les 48 animaux restants dans le cadre de tests métaboliques IPGTT et IPITT( à l’âge de 7.5 mois soit 1.5 mois aprés l’implantation des pompes Alzet.) et lors du suivi de la glycémie (entre 6 et 7.5 mois). Chacun de ces tests dure 2h. Pour l’IPGTT des prélèvements de sang de 30 microlitres aux temps 0, 15 30 et 90 minutes sont réalisés afin de mesurer la glycémie et l’insulinémie. Pour IPITT une goutte de sang (5 microlitres) sera prélevée pour lecture de la glycémie sur lecteur Accuchek aux temps T0 T15 T30 T60 T90 et T120. Entre le test IPITT et IPGTT se déroule une semaine pour la récupération.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les animaux sont isolés en cage individuelle suite à l’implantation en sous curtanée d’une minipompe osmotique Alzet® reliée à une canule implantée en ICV. L’injection en intrapéritonéal dans le cadre des IPGTT et ITT est à l’origine d’une petite douleur liée à la piqure. Une éventuelle hypoglycémie peut arriver dans le cadre de l’ITT, mais cela est trés rare chez le rat. Les anomalies cérébrales entrainées par le peptide Aβ pourraient induire une intolérance au glucose chez les rats wistar et aggraver le diabète des GK.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la fin de la procédure 1 de chirurgie, réalisée à l’âge de 6 mois, les 80 rats sont maintenus en vie. A la fin des 2 semaines de perfusion 8 rats de chaque groupes seront mis à mort pour valider le modèle. A l’âge de 7.5 mois les autres animaux( 48 rats) subissent les tests métaboliques, à l’issue desquels ils sont mis à mort.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
L’étude de la réponse physiopathologique à l’administration des oligomères Aβ et son évolution à différents moments du cycle de vie (avec l’évolution du diabète et le vieillissement du rat) ne peut être réalisée que sur animaux vivants, et l’avantage du rat GK réside dans le fait que c’est un modèle de DT2 sans manipulation génétique et mimant la chronologie d’évolution du diabète humain. Ainsi, sur le plan scientifique, il est impossible de remplacer ces animaux par des systèmes ex vivo, in vitro ou in silico.
2. Réduction
Le nombre d’animaux utilisés est réduit au minimum grâce à l’utilisation de tests statistiques montrant au mieux la différence entre les groupes.
3. Raffinement
Afin de raffiner toutes les procédures et réduire au mieux l’apparition, d’une éventuelle douleur, d’angoisse et de stress chez les animaux, nous prendrons toutes les précautions nécessaires (recours à l’analgésie, l’anesthésie, maintien de l’enrichissement (morceau de bois et sopalin), habituation, récupération). Des points limites d’évaluation de la douleur seront déterminés portant sur l’apparence physique( manque de toilettage, poils ebouriffés, dos arrondi) le comportement (modification de la prise alimentaire, prostatration) les modifications de poids. Une perte de poids de plus de 20% entrainera le retrait de l’animal de la procédure et son observation avant toute décision de mise à mort. Le choix du protocole expérimental impliquant les 4 groupes d’animaux, nous permet d’assurer une fiabilité à cette étude. Pour les rats diabétiques GK une litière adaptée sera mise dans les cages et renouvelée 2 fois par semaine pour éviter l’inconfort des animaux.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le rat est une espèce animale pertinente dans le cas de notre étude parce que du point de vue comportement, le rat est un apprenant rapide et intelligent, et les processus physiologiques sont similaires chez le rat et chez l’Homme. De plus, le rat est suffisamment grand pour des mesures physiologiques pratiques et pour des manipulations neurochirurgicales/stéréotaxiques. Enfin le modèle animal sur lequel nous conduisons nos recherches sur le diabète est le rat.