Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 08/07/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-961821)
Infectées puis réinfectées par la bactérie Pseudomonas aeruginosa au moyen d’un cathéter introduit dans la trachée, 3 390 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue. 1 680 d’entre elles subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, les 1 710 autres un niveau léger. Le porteur écrit qu’aucun traitement antidouleur ni anti-inflammatoire ne peut être administré pendant l’évolution de la maladie, faute de quoi l’évaluation des traitements testés serait faussée, et décrit une inflammation et une gêne respiratoire douloureuses selon leur intensité. L’alternative aux antibiotiques que le projet dit vouloir ouvrir, des anticorps inhalés combinés à des immunomodulateurs, en reste au stade des données précliniques.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les infections respiratoires provoquent le décès de plus de 3 millions de personnes chaque année dans le monde. Ces pneumonies bactériennes ou virales sont particulièrement problématiques du fait de l’augmentation importante des phénomènes de résistances aux chimiothérapies antimicrobiennes. Aujourd’hui, les anticorps sont administrés exclusivement par voie intraveineuse. Or, cette voie n’est pas appropriée pour le traitement des maladies pulmonaires. En effet, les anticorps ne diffusent pas passivement dans les différents compartiments de l’organisme. Après administration intraveineuse, seule une fraction négligeable de l’anticorps accède au territoire pulmonaire. Depuis plusieurs années, des données précliniques soutiennent l’intérêt de l’inhalation pour améliorer l’efficacité des anticorps. Cette voie d’administration est d’ores-et-déjà une référence pour l’utilisation de bronchodilatateurs ou de corticoïdes chez les patients atteints d’asthme ou de bronchopneumopathies obstructives. L’inhalation permet d’administrer d’a,nticorps directement dans le poumon, sous la forme d’un aérosol. Lors d’infections respiratoires, ceci permettrait une plus grande rapidité d’action des anticorps, une forte concentration à proximité de l’agent pathogène, tout en limitant le passage systémique et les potentiels effets secondaires des anticorps. Nous avons démontré que le processus d’aérosolisation permettait d’administrer des anticorps ayant conservé leurs propriétés physiques et immunologiques, grâce à l’utilisation de dispositifs médicaux adéquats et au développement de formulations spécifiques. Nous avons également démontré qu’un anticorps dirigé contre la bactérie Pseudomonas aeruginosa, responsable de pneumonies, administré par inhalation, atteignait les poumons en plus grande quantité comparativement à une administration par voie intraveineuse. Ceci est associé à une meilleur efficacité. Des études préliminaires ont montré qu’une administration pulmonaire unique d’un anticorps anti-microbien avec certains agents immunomodulateurs permet de protéger les individus face à une seconde infection. Ce projet vise donc à décrire et comprendre les réponses immunitaires anti-infectieuses à long terme induites par des anticorps administrés par voie pulmonaire en combinaison avec des agents immunomodulateurs afin de favoriser leur transfert vers la clinique.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet, basé sur des données préliminaires solides, vise à développer des stratégies thérapeutiques innovantes basées sur des combinaisons d’anticorps et d’immunomodulateurs inhalés pour induire une réponse à long terme contre des pathogènes respiratoires. Cette approche anticorps/immunomodulateurs offrirait une alternative thérapeutique aux antibiotiques/antiviraux, contre des pathogènes résistants, avec un effet durable permettant de prévenir les infections secondaires. Elles permettraient notamment de traiter les infections respiratoires à P. aeruginosa dans un contexte de bronchopneumopathies obstructives, de mucoviscidose et d’infections nosocomiales ou communautaires. Ces pathologies représentent un lourd tribut en termes de morbi/mortalité, perte de productivité et coût pour le système de santé. L’inhalation d’anticorps en combinaison avec des immunomodulateurs, pourrait offrir les avantages d’une nouvelle option thérapeutique face à l’antibiorésistance et d’un effet à long terme pour prévenir de nouvelles infections (chez un même individu) par ce pathogène, qui est rencontré à la fois lors d’infections respiratoires aigües mais aussi chroniques. Plus largement, l’inhalation d’anticorps en combinaison avec des immunomodulateurs pourraient être exploitée dans d’autres pathologies infectieuses respiratoires (infections à d’autres bactéries résistantes aux antibiotiques comme Klebsellia pneumoniae, Acinetobacter baumani ou d’autres infections virales comme le virus respiratoire syncitial, le SARS-CoV-2 ou le virus de la grippe). Les effets à court terme et à long terme des anticorps sont déjà documentés et utilisés pour le traitement de diverses pathologies. Il s’agit ici d’utiliser une voie optimale pour l’administration des anticorps à visée respiratoire (voie inhalée) et de potentialiser leurs effets en combinant les anticorps avec des immunomodulateurs pour en faire des médicaments plus efficaces contre la réapparition d’infections secondaires. La voie inhalée propose une administration non-invasive directement dans le territoire malade (poumon) pour une action rapide dans le tissu malade.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
_Infection et ré-infection par voie oro-trachéale : sous anesthésie générale, 1 fois, 1min _Administration des agents immunomodulateurs par voie intranasale : sous anesthésie générale, 1 fois, 20secondes _Administration de l’anticorps ou des agents immunomodulateurs par voie oro-trachéale : sous anesthésie générale, 1 fois, 1min _Administration des agents immunomodulateurs par voie intraveineuse : en tube à contention, 1 fois, 1min 30secondes _Administration des agents immunomodulateurs par voie orogastrique : en contention, 1 fois, 30secondes _Prélèvement de sang : sous anesthésie générale, 1 fois/semaine, 1min
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les infections peuvent générer une inflammation et une gêne respiratoire qui peuvent être douloureuses selon leurs intensités. Les animaux peuvent également présenter des douleurs associées à un stade avancé de la maladie. Aucun traitement antidouleur ou anti-inflammatoire ne peut malheureusement être envisagé pendant l’évolution de la maladie car ceci entrainerait un facteur confondant avec l’évaluation de l’efficacité des stratégies thérapeutiques et la compréhension des mécanismes inflammatoires/immunitaires associés. Les nuisances associées aux administrations des agents thérapeutiques/agent pathogène comprendront: le stress généré par l’anesthésie à l’isofluorane et la douleur associée à l’introduction d’un cathéter dans la trachée pour la voie orotrachéale; le stress généré par l’anesthésie à l’isofluorane et l’administration d’un bolus de 40µL pour la voie intranasale; le stress généré par la contention et la douleur associée à l’introduction d’une sonde de gavage dans l’œsophage pour la voie intragastrique; le stress généré par le maintien dans un tube à contention pour la voie intraveineuse.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
L’objectif de ce projet est d’améliorer nos connaissances dans les réponses immunitaires associées aux anticorps thérapeutiques/immunomodulateurs anti-infectieux inhalés. Ceci, afin d’améliorer leur transposabilité vers une utilisation clinique. Ainsi, à l’issue de chaque procédure, les animaux seront euthanasiés et des prélèvements (lavages nasaux, broncho-alvéolaires / prélèvements des poumons, rate, ganglions drainant) seront réalisés afin d’analyser les dynamiques des populations immunitaires.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Jusqu’à présent, aucun système in vitro ne permet de reproduire les caractéristiques/processus associés aux infections respiratoires et le modèle murin constitue un modèle expérimental pertinent et nécessaire pour envisager des essais cliniques chez l’Homme. Les modèles murins d’infection à P. aeruginosa sont très bien décris dans la littérature et permettent de mimer les phénomènes observés chez l’Homme. Les outils moléculaires, permettant une meilleure compréhension des mécanismes immunitaires mis en jeu dans la protection à long terme induit par les Ac/immunomodulateurs, sont disponibles chez la souris.
2. Réduction
Le nombre d’animaux est optimisé en réalisant un maximum d’analyses sur chaque animal (cellules immunitaires, cytokines, expression des gènes, histologie, évaluation de la charge du pathogène, …). Les modèles murins d’infection à P. aeruginosa sont maitrisés par l’équipe et le porteur de ce projet, ce qui permet de limiter les étapes de mises au point. De plus, les expériences sont organisées avec des témoins choisis de sorte à limiter la répétition d’expériences. Un grand nombre de données ont déjà été générées permettant de réduire le choix des doses (bactérie et traitements) et des temps d’analyses. Nous utiliserons des outils statistiques adéquats. La souris est le modèle le plus adapté pour ces études précliniques car nous pouvons étudier la mécanistique de l’effet à long terme induit par les Ac/immunomodulateurs délivrés par voie pulmonaire avec des outils appropriés (cytométrie en flux, microscopie confocale, Luminex,….).
3. Raffinement
Tout au long du déroulement des expériences, une observation systématique de l’état clinique (selon notre score) des animaux sera réalisée de façon pluriquotidienne par les expérimentateurs afin de détecter au plus tôt une éventuelle souffrance animale et l’atteinte des points limites décrits. Ceci inclura une attention particulière à l’observation du poids de l’animal et d’un certains nombres de symptômes qui seront utilisés pour établir un score clinique. Si l’un des points limites est atteint, les souris seront euthanasiées par dislocation cervicale après anesthésie à l’isoflurane 2,5%. Un soin particulier sera apporté les 7 jours suivants une infection avec des visites biquotidiennes à l’animalerie. De la nourriture en gel sera déposée de manière préventive dans les cages pendant cette période afin de faciliter l’accès à l’eau et à la nourriture pour les animaux impactés par l’infection.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
L’utilisation d’animaux dans cette étude est indispensable, car les réponses vaccinales font (1) intervenir un certain nombre de cellules immunitaires différentes, (2) sont directement liées au contexte inflammatoire de l’hôte et (3) dépendent de l’organe considéré et donc de la voie d’administration. Le modèle infectieux à Pseudomonas aeruginosa se caractérise par une réponse inflammatoire exacerbée rapide (1 à 3 jours). L’utilisation de la souris se justifie également d’un point de vue technique avec la disponibilité au sein du laboratoire de l’ensemble des réactifs/kits/consommables spécifiques de cette espèce permettant de caractériser les réponses immunitaires à long terme associée aux anticorps. Des animaux âgés de 6-8 semaines seront utilisés. Des individus plus jeunes (âges inférieurs à 6 semaines) sont à proscrire du fait du développement incomplet de leur système immunitaire, ce qui pourrait perturber l’évaluation des traitements. Des individus plus vieux (âges supérieurs à 12 semaines) sont également à proscrire du fait d’un poids souvent élevé incompatible avec certaines procédures. Ce facteur poids rend les animaux plus résistants à l’infection et là encore pourrait gêner la correcte évaluation de l’efficacité de la réponse immunitaire au traitement.