Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 12/08/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-077332)
380 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, chacune enchaînant plusieurs protocoles métaboliques pour limiter les effectifs. Le régime riche en graisses démarre à cinq semaines et dure douze semaines, avec deux prises de sang, un test de tolérance au glucose de deux heures ponctué de sept mesures de glycémie, un test d’insuline d’une heure, quatre jours d’injections quotidiennes d’habituation avant l’administration de l’hormone de la faim, puis une injection de leptine. Un jeûne de vingt-quatre heures précède le test de réalimentation, jeûne que le porteur déclare sans danger, et les souris isolées en cage individuelle disposent de parois transparentes pour voir leurs congénères. Le cerveau est prélevé après une perfusion intracardiaque, au bénéfice d’une hypothèse sur le rôle d’une protéine kinase dans la régulation de l’appétit, dont les retombées annoncées contre l’obésité et le diabète restent au conditionnel.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le maintien de la balance énergétique dépend de l’équilibre entre les apports et les dépenses énergétiques. Il existe des systèmes de régulation de la prise alimentaire qui permettent un équilibre entre les apports énergétiques, les dépenses et le maintien du poids corporel autour d’une constante. Une dérégulation du système peut conduire à l’obésité et aux maladies métaboliques qui lui sont fortement associées comme le diabète. Au laboratoire, nous étudions le développement de l’obésité et ses altérations métaboliques induits par le stress cellulaire. Nous avons ainsi mis en évidence une protéine qui compromet la fonction des cellules pancréatiques mais qui induit également l’obésité et la résistance à l’insuline. Cet effet est très probablement dû à une diminution de la prise de poids dans des conditions hypercaloriques. De manière intéressante, cette protéine n’est pas induite dans les tissus périphériques (foie, pancréas, tissue adipeux) mais elle est fortement exprimée dans le cerveau, y compris dans l’hypothalamus, le centre de régulation de l’appétit. Ainsi, notre objectif est de déterminer le rôle particulier de de cette protéine dans la régulation de la balance énergétique par le système nerveux central. Dans le cadre de ce projet, nous étudierons un modèle de souris dans lequel le gène codant pour cette protéine est invalidé dans tous les tissus de l’animal. Si nous observons un rôle de cette protéine dans le contrôle de la balance énergétique nous affinerons alors notre étude en invalidant cette protéine spécifiquement dans les neurones responsables de la régulation de l’appétit et de la satiété.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Au cours de la dernière décennie, l’humanité a été confrontée à une épidémie d’obésité et de Diabète de type 2 en rapide augmentation. Le nombre de sujets touchés ne cesse d’augmenter et la propagation de l’épidémie est encore plus spectaculaire dans les économies émergentes et en développement. Le mode de vie sédentaire et la suralimentation, caractéristiques de notre société moderne, expliquent cette propagation épidémique de la maladie. Une approche simple consisterait donc à adapter les habitudes personnelles en conséquence. Malheureusement, cette approche ne fonctionne que pour un petit sous-ensemble de la population, car elle exige une maîtrise de soi très forte et n’est pas suffisante lorsque le diabète est déjà présent. Si d’énormes efforts de recherche ont été déployés pour élucider et cibler les pathomécanismes de l’obésité et du Diabète de type 2, le tableau est encore loin d’être complet. Par conséquent, de nouvelles perspectives de recherche menant à des approches thérapeutiques sont fortement demandées pour prévenir les énormes coûts de santé et les conséquences négatives du mode de vie moderne. Notre étude se concentre sur un rôle potentiel d’une protéine kinase dans la régulation neuronale de la prise alimentaire. Cette étude est pertinente et innovante pour plusieurs raisons. Cette protéine joue un rôle essentiel dans la sécrétion d’insuline et mais sa fonction dans l’homéostasie énergétique reste inconnue. Comme le contrôle de la prise alimentaire est très complexe, les expériences suggérées sont conçues pour explorer davantage sa fonction dans la prise alimentaire et le gain de poids. Cette étude nous permettra de déterminer si cette protéine kinase est une nouvelle cible thérapeutique dans l’obésité.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
2 prélèvements sanguins (2 minutes) au début et à la fin du régime standard ou riche en gras (aux âges de 5,17 semaines) seront réalisés. Pour le test de tolérance au glucose, la durée de la procédure est de 2 heures. Un bolus de glucose est injecté par voie intrapéritonale (15 secondes). La glycémie sera évaluée (10 secondes) aux temps 0′, 15′, 30′, 45′, 60′, 90′, 120′. Pour le test de sensibilité à l’insuline, la durée de la procédure est de 1 heure. Une injection intrapéritonéale (15 secondes) d’insuline est effectuée. La glycémie sera évaluée (10 secondes) aux temps 0′, 15′, 30′, 45′, 60′. Concernant le test de sensibilité à l’hormone de la faim, les animaux reçoivent une injection intrapéritonéale (15 secondes) de liquide physiologique chaque jour pendant 4 jours (habituation). La prise alimentaire est mesurée en réponse à un bolus d’hormone de la faim (15 secondes). Pour le test de sensibilité à l’hormone de la satiété, les animaux reçoivent une première injection de liquide physiologique (15 secondes) puis le 2ème jour les souris reçoivent un bolus de leptine (15 secondes) afin de mesurer la réponse alimentaire. À la fin du phénotypage métabolique, les animaux préalablement anesthésiés sont perfusés en intracardiaque.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La procédure pour tester la sensibilité à l’hormone de la faim et l’hormone de la satiété nécessitent l’injection quotidienne de liquide physiologique afin d’habituer les souris avant le jour du test. Le test de réalimentation après un jeûne prolongé nécéssite une mise à jeun des souris pendant 24H. Cette durée de jeûne ne met pas en danger l’animal. Une diète riche en gras pour créer un environnement obésogène sera mise en place, ce qui peut créer un inconfort chez les souris. Pour les expériences nécessitant la mesure de la prise alimentaire et la mesure de la dépense énergétique nécessitent que les souris soient individualisées dans les cages. Ces cages individuelles sont transparentes afin que les animaux puissent se voir entre eux, mais aussi se sentir et s’entendre mutuellement. Le test de sensibilité à l’hormone hypoglycémiante peut provoquer une hypoglycémie chez la souris.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux seront euthanasiés et leur cerveau sera prélevé pour des études histologiques.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Toutes nos données publiées convergent vers une fonction de cette protéine kinase dans l’homéostasie énergétique. Pour tester nos hypothèses, nous avons maintenant besoin de la souris. En effet, la régulation de l’homéostasie énergétique nécessite la participation de plusieurs organes interdépendants (foie, îlots de Langerhans dans le pancréas, muscles, tissus adipeux, cerveau). Ces mécanismes de régulation ne sont présents que dans des organismes complexes tels que la souris.
2. Réduction
Nous utiliserons un total de 380 animaux. Le nombre d’animaux testés dans chaque expérience nous permettra une comparaison statistique adaptée entre les différents groupes tout en tenant compte des impératifs de réduction. Par ailleurs, toujours par souci de réduction, plusieurs procédures expérimentales (avec un temps de récupération adaptée pour les animaux) seront réalisées avec les mêmes cohortes de souris. Les différences de paramètres métaboliques attendues peuvent être modérées. Pour toutes cette raisons, le nombre d’animaux a éte déterminé en prenant en compte ces difficultés.
3. Raffinement
Les animaux sont hébergés dans des cages avec un enrichissement essentiel pour leur bien-être (Coton + Carton). La litière des animaux est remplacée une fois par semaine. Le stress lié aux procédures nécessitant l’isolement de certains animaux sera diminué par l’usage de cages transparentes rendant leurs congénères visibles. L’habituation des souris à l’opérateur aura systématiquement lieu quelques jours avant l’expérience par du personnel qualifié afin d’éviter le stress lié à la manipulation des animaux. Les animaux seront surveillés quotidiennement par du personnel qualifié pour prendre les mesures appropriées en cas d’apparition de signes d’inconfort ou de douleur. Des points limites seront déterminés pour éviter toute souffrance animale.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Pour étudier le métabolisme, la souris est le modèle animal de référence. L’utilisation des souris se justifie également par l’existence de lignées génétiquement modifées dans lesquelle le gène codant pour la protéine d’intérêt est invalidé. Les animaux seront soumis à une diète riche graisse dès l’âge de 5 semaines et pour une durée de 12 semaines, âge auquel les strucutres cérébrales sont développées et fonctionnelles mais surtout âge auquel le régime riche en graisse est le plus efficace. Le phénotypage métabolique se terminera à l’âge de 23 semaines.