Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 05/12/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-295429)
Porteuses d’une délétion du gène de la chaîne bêta de l’hémoglobine, les souris de ce projet naissent avec une thalassémie et une anémie aux globules rouges déformés. 486 souris vont être utilisées, 414 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et 72 un niveau léger. 156 reçoivent des nanoparticules lipidiques chargées d’ARN messager, 44 subissent sept prélèvements sanguins sous anesthésie espacés de deux semaines, et les animaux de quatre des cinq procédures sont tués pour caractériser leur système sanguin, la cinquième servant à produire ceux des deux dernières. Le porteur reconnaît que les symptômes développés par ce modèle murin « ne sont que partiellement décrits » et comble ce vide en énumérant ceux que ressentent les patients humains.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’anémie, marquée par une insuffisance de globules rouges sains, touche un quart de la population mondiale. Environ 40 à 50 % des cas ne sont pas dus à une carence en fer et peuvent indiquer des maladies congénitales rares telles que l’anémie Diamond-Blackfan, la β-thalassémie ou l’anémie de Fanconi. Les anémies congénitales, des maladies héréditaires de la moelle osseuse, entraînent une production déficiente d’érythrocytes. Les troubles héréditaires de l’hémoglobine incluent les troubles structurels (comme la drépanocytose) et de production de globine (comme la thalassémie). Les traitements incluent des molécules stimulant la production de globules rouges, des transfusions sanguines ou des transplantations de moelle osseuse, mais ils sont souvent limités en efficacité et associés à des effets secondaires graves, affectant la qualité de vie des patients et engendrant des coûts élevés pour le système de santé européen. La β-thalassémie, un trouble héréditaire, se caractérise par des anomalies de la synthèse des chaînes β de l’hémoglobine, entraînant une érythropoïèse inefficace et un déficit en érythrocytes fonctionnels. Le projet vise à tester une formulation de nanoparticules lipidiques (LNP) contenant un ARNm-candidat pour améliorer l’érythropoïèse dysfonctionnelle dans la β-thalassémie et d’autres anémies non ferriques. Nous fournirons une preuve de concept sur un modèle murin de β-thalassémie applicable à d’autres anémies. Cinq procédures expérimentales seront menées : 1. Sélection de la meilleure formulation et voie d’administration des LNP chez des souris sauvages. 2. Caractérisation de la biodistribution des LNP. 3. Élevage et production des souris beta thalassémiques. 4. Évaluation in vivo de l’impact des LNP contenant l’ARNm-candidat sur l’expression du gène chez les souris. 5. Évaluation in vivo de l’impact des LNP sur le développement de l’anémie chez les souris β-thalassémiques.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Notre proposition de thérapie basée sur l’ARNm-candidat ciblant la moelle osseuse fait partie du plan stratégique de recherche « Horizon Europe » (2021-2024) des thérapies innovantes et avancées pour les maladies non transmissibles. Notre projet devrait constituer une amélioration considérable par rapport aux options de traitement actuelles des pathologies sanguines en termes d’efficacité et sécurité. De plus, nous fournissons des connaissances essentielles sur l’administration ciblée de polynucléotides non viraux, qui pourra être exploitée pour des thérapies cellulaires et géniques de nouvelle génération dans un contexte plus large.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
156 animaux subiront une administration de nanoparticules (2min), 8 d’entre eux auront deux acquisitions d’imagerie optique 44 autres subiront une série de 7 prélèvements sanguins sous anesthésie (3min) tous espacés de 2 semaines. L’ensemble des animaux sera manipulé et pesé 2 fois par semaine afin de vérifier leur bien-être à l’aide d’une grille de score (2min).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les souris beta thalassémiques présentent une anémie microcytaire (taille anormalement petite des globules rouges), une poïkilocytose (déformation des globules rouges) et une réticulocytose (taux des réticulocytes dans le sang, indice de la productivité de cellules érythrocytaires de la moelle). D’après la définition de l’OMS, l’anémie est une maladie qui se caractérise par un nombre de globules rouges ou un taux d’hémoglobine des globules rouges inférieur à la normale. Les symptômes développés par le modèle murin que nous prévoyons d’impliquer dans ce projet de mise au point de nouvelles thérapies contre l’anémie ne sont que partiellement décrits mais chez l’humain, les symptômes courants sont : fatigue, vertiges, extrémités froides, maux de tête, essoufflement à l’effort. Les prélèvements sanguins, la biopsie de queue (douleur légère de courte durée), l’administration du traitement à évaluer et l’anesthésie constitueront une nuisance pour les animaux. L’ensemble des manipulations, dont l’imagerie optique, ainsi que les pesées peuvent être source d’angoisse.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux des procédures 1, 2, 4 et 5 feront l’objet d’une caractérisation de leur système hématopoïétique qui nécessitera leur mise à mort. La procédure 3 a pour objectif de produire les individus impliqués dans les procédures 4 et 5.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
L’objectif de cette étude est la manipulation thérapeutique de l’expression génétique de cellules progénitrices responsables de l’hématopoièse humaine. Afin de minimiser au maximum l’utilisation d’animaux vivants, toutes nos recherches feront d’abord l’objet d’une caractérisation détaillée des LNP et des doses in vitro à l’aide de cellules cultivées. Cependant, l’analyse préclinique de l’efficacité in vivo de nanoparticules lipidiques ne peut se faire que sur des souris, modèle mammifère de β-thalassémie, elles ne peuvent pas être remplacées par un autre modèle car sur la base de critères génétiques et hématologiques, les souris homozygotes pour l’allèle mutant représentent le premier modèle animal de bêta-thalassémie.
2. Réduction
Nous utiliserons le nombre minimum d’animaux requis (calcul basé sur un test d’effectif) pour obtenir des résultats statistiquement interprétables et atteindre l’objectif scientifique du projet, à savoir la caractérisation de l’efficacité thérapeutique de nanoparticules lipidiques ciblant la moelle osseuse dans le contexte pathologique d’une β-thalassémie. Dès que possible, nous utiliserons l’imagerie optique par bioluminescence qui est une méthode non invasive qui permet de caractériser la cinétique de biodistribution d’agents thérapeutiques sans nécessiter la mise à mort de l’animal. La comparaison de différentes conditions expérimentales se fera par des tests de student adaptés à la comparaison de moyennes de 2 groupes non pairés.
3. Raffinement
L’hébergement des animaux est effectué conformément aux réglementations locales et européennes, sous le contrôle d’un vétérinaire et avec l’aide d’un personnel technique qualifié. Les animaux seront ainsi hébergés dans des salles dont les paramètres d’ambiance sont contrôlés (température : 20-22°C ; renouvèlement d’air : 15 volumes/heure; éclairage artificiel : 12h jour/12h nuit) et afin de respecter leur instinct grégaire, les souris seront stabulées par petits groupes de 3 à 5 dans des cages dont l’environnement est enrichi à l’aide de copeaux de bois compactés, de domes en carton et/ou de coton. Les animaux feront l’objet d’une surveillance quotidienne et une pesée à minima bihebdomadaire, par du personnel compétent afin de détecter précocement toute altération du bien-être animal. L’apparition de signes d’inconfort ou d’éventuelle souffrance nous conduira à choisir l’action appropriée (comme par exemple l’apport d’un analgésique) à mener en fonction d’une grille de score du bien-être. De plus, l’ensemble des administrations de nanoparticules lipidiques et d’imagerie sera réalisé sous anesthésie gazeuse (Vetflurane 3%).
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le projet nécessite une espèce de la classe des mammifères qui soit proche de l’humain pour sa physiopathologie hématologique. Les souris beta-thalassémiques choisies pour ce projet portent une délétion spontanée au locus du gène de la chaine β de l’hémoglobine (gène Hbb) caractérisée par une β-thalassémie, anémie microcytaire (taille anormalement petite des globules rouges). Sur la base de critères génétiques et hématologiques, ces souris représentent le premier modèle animal de bêta-thalassémie extrapolable à l’Homme. Hors procédure d’élevage, les animaux seront utilisés à partir de l’âge de 10-12 semaines, âge auquel les souris présentent une anémie.