Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 06/05/2022
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-014603)
385 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont affaiblies par quatre jours de Busulfan qui peut entraîner infections et perte de poids, reçoivent une greffe de cellules souches par injection derrière l’œil, puis passent des tests de mémoire nommés (piscine de Morris, labyrinthe en croix surélevé, open field). Le porteur évalue une thérapie cellulaire contre la maladie d’Alzheimer, dont il présente le bénéfice pour l’humain au conditionnel. Il justifie le modèle murin par l’absence de modèle in vitro reproduisant la perte de mémoire.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Notre objectif est de développer une nouvelle approche thérapeutique dans la maladie d’alzheimer (MA) visant à surexprimer deux protéines du métabolisme du cholesterol, en utilisant comme véhicule des cellules souches hématopoïétiques (CSH) de souris. Ces cellules peuvent en effet être génétiquement modifiées ex vivo par un vecteur lentiviral pour exprimer un gène thérapeutique. Elles peuvent être ensuite réinjectées chez l’animal (modèle de la MA), après un traitement qui détruit les CSH de la moelle. Les cellules ainsi injectées reconstitueront le système hématopoïétique des animaux hôtes et après passage de la barrière hématoencéphalique, pourront se différencier localement pour exprimer nos protéines d’intêrets. Ce projet a pour but d’évaluer le potentiel thérapeutique de cette approche dans le but de diminuer la pathologie liée à l’accumulation de l’amyloïde Beta.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le projet permettrait de mieux caractériser les rôles des protéines d’intérêts dans la maladie d’Alzheimer. Si cette étude apporte des résultats encourageants, les bénéfices seraient de développer une approche thérapeutique potentielle permettant de traiter la MA chez l’humain. Cette approche permettrait une administration par voie intraveineuse de macrophages/monocytes purifiés et génétiquement modifiés obtenus à partir des CSH des patients eux-mêmes au lieu d’une greffe de CSH (qui est une technique invasive). Ces cellules élimineraient les protéines toxiques qui causent les symptômes de la maladie.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux seront immunodéprimés par injection de Busulfan pendant 4 jours (l’injection dure 10 secondes par souris) puis recevront une greffe de cellules souches génétiquement modifiées par injection rétro-orbitale le jour d’après la dernière injection de Busulfan (l’injection dure moins de 2 min par souris, réalisée sous anesthésie gazeuse). Deux semaine après la greffe, une partie des animaux seront nourris avec de la nourriture spéciale (appelée PLX5622) permettant de dépleter la microglie du système nerveux central pendant 28 jours. Des prélèvements sanguins seront réalisés (1 fois par mois maximum avec un volume prélevé de 150 uL maximum et seulement si les souris pèsent plus de 20g, le prélèvement dure 2 min maximum par souris) sous anesthésie gazeuse pour vérifier la bonne prise de la greffe. Le premier prélèvement sera réalisé 2 mois après la greffe. Des tests comportementaux seront réalisés sur un des modèles murins de la maladie d’Alzheimer. Les tests commenceront 1 semaine après le prélèvement sanguin et s’étaleront sur 2 semaines. Pour la piscine de Morris, chaque essai dure maximum 1 min et chaque animal a 3 essai par jour pendant 5 jours. Le labyrinthe en croix surélevé et l’openfield durent 10 min chacun par souris et un seul essai est réalisé. L’euthanasie sera réalisée après les tests comportements, entre 6 et 7 mois d’âge.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Le conditionnement pré-greffe par injection de Busulfan 4 jours de suite affaibli les souris (perte de poids) et peut entrainer des infections. L’injection IV se fait dans le sinus rétro-orbitale se trouvant à l’arrière de l’œil. L’aiguille est donc insérée à côté de l’œil et l’œil n’a aucun dommage après l’injection (une lésion oculaire est possible mais rare). L’injection dure moins d’une minute. Nous avons préféré réaliser des injections rétro orbitale au lieu d’injection dans la veine caudale car cette dernière méthode est plus stressante que l’injection rétro orbitale (placement sous une lampe chauffante pour dilater la veine, contention mécanique). Les croquettes spécifiques n’entrainent aucun effet indésirable. Lors des prélèvements sanguins, les souris peuvent perdre beaucoup de sang. Les tests comportementaux peuvent être stressants et angoissants pour les animaux.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A l’issue de nos deux procédures, les animaux sont euthanasiés pour récuperer les tissus post mortem pour réaliser des analyses histologiques et biochimiques.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Nous souhaitons utiliser un modèle animal (souris) car aucun modèle in vitro ou de culture cellulaire ne permet aujourd’hui d’étudier les symptômes de perte de mémoire typiques de cette maladie ainsi que la complexité des mécanismes neuronaux. De plus, la souris est un modèle d’alzheimer bien caractérisé tant d’un point de vue comportemental que biologique (marqueurs histologiques ou moléculaires) pour évaluer le bénéfice thérapeutique associé à notre approche. Pour ce faire, nous utiliserons au maximum 4 modèles de d’alzheimer déjà décrits.
2. Réduction
Le nombre d’animaux utilisés est optimisé pour obtenir des résultats statistiques fiables. En effet, des travaux précédents ont permis de montrer que l’étude de groupes de 15 animaux par groupe permettait d’obtenir des résultats statistiquement significatifs en comportement, ainsi que dans les analyses biochimiques et de biologie moléculaire, réalisées sur de petits échantillons (1 hippocampe / souris). De plus, ce nombre d’animaux prend en compte la mortalité spontanée, ayant cours du fait du phénotype, particulièrement chez les APP/PS1 De9 (perte d’environ 10% dans un groupe APP/PS1 De9 non traité), et de l’âge des souris. Ainsi, dans ce projet, nous prévoyons un total de 385 souris. Des tests statistiques seront ensuite réalisés sur les résultats obtenus pour avoir une interprétation fiable de ces résultats.
3. Raffinement
Dans la réalisation de ce projet, l’ensemble des procédures ont été mise au point afin de permettre une interprétation fiable dans le respect du bien-être animal, en limitant la douleur et le stress. Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation (annexe III de la directive 2010/63/EU), les animaux disposent de nourriture et d’eau ad libitum. Le milieu est enrichi à l’aide de coton de nidification ou de maison de type igloo. Nous nous efforçons à chaque instant de raffiner nos procédures afin de garantir le bien-être des animaux en cours de procédure grâce à une surveillance attentive (avec mise au point de points limites) et des soins adaptés si besoin. Les animaux sont hébergés en groupe avec un coton pour faire un nid dans chaque cage. Les animaux sont hébergés en groupe de 5 dans des cages ventilées. Les animaux sont examinés quotidiennement par les expérimentateurs et par le personnel de l’animalerie. Si nécessaire et en cas d’agressivité des mâles, les animaux seront séparés. Tous signes d’inconfort ou de détresse, tels que l’apparence (poil ébouriffé, dos courbé, perte excessive de poils) et un comportement anormal (agressivité soudaine, inactivité, vocalisation et mutilation, isolement, diminution de l’appétit), feront l’objet d’une surveillance accrue et d’un isolement en cas de besoin. Les critères absolus (état de choc, léthargie, inconscience, immobilité, forte hypothermie, difficultés respiratoires) entraîneront l’euthanasie. Toutefois, les critères absolus ne devraient pas être mis en évidence aux vues des procédures utilisées. Pour les chirurgies, les animaux bénéficieront d’une anesthésie générale et en prévention de la douleur un antidouleur sera administrer. Une nouvelle injection sera administrée à l’animal le lendemain matin. Un gel ophtalmologique est appliqué sur les yeux des animaux pour éviter l’assèchement de la cornée durant l’anesthésie. Les animaux ayant subi une chirurgie seront observés quotidiennement la semaine suivant la chirurgie avec une attention particulière.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La souris (Mus musculus) est l’espèce de choix pour générer des modèles de maladies humaines. Son anatomie, sa physiologie et la génétique sont bien connues et sont relativement proches de celles de l’Homme. De plus, les méthodes pour la manipulation génétique de ces animaux sont les plus développées. La nécessité d’utiliser des souris transgéniques est liée à l’absence de tout mutant spontané dans une espèce de mammifères qui correspond à la maladie humaine. Nous avons prévu d’utiliser au maximum 4 modèles animaux de la MA ayant tous des avantages à leur utilisation afin de valider notre approche thérapeutique dans ces modèles. Pour les souris APP/PS1 : jeunes adultes de 2 mois pour réaliser la greffe avant l’apparition du phénotype (plaques Ab). Pour les souris THY-Tau22 : jeunes adultes de 2 mois pour réaliser la greffe avant l’apparition du phénotype (protéines Tau). Pour les souris APP23 : jeunes adultes de 2 mois pour réaliser la greffe avant l’apparition des symptômes cognitifs.