Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 17/12/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-737456)
Les souris utilisées portent une modification génétique qui enrichit tous leurs tissus en acides gras oméga3, à un niveau que le porteur décrit comme inatteignable par l’alimentation. 232 souris vont être utilisées, 72 d’entre elles anesthésiées puis tuées sans reprise de conscience, les 160 autres soumises à des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Elles reçoivent un régime hyperlipidique pendant huit semaines, restent isolées en cage individuelle sur toute cette durée, subissent des gavages, un prélèvement submandibulaire sous anesthésie et une série de prises de sang à la queue toutes les quinze à trente minutes lors du test de tolérance au glucose. Toutes sont tuées par ponction intracardiaque à la fin de la huitième semaine, pour prélever sang et colon.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’obésité alimentaire contribue à perturber la fonction barrière de l’intestin en détériorant la quantité et la qualité de la flore intestinale. En tant qu’aliments thérapeutiques, les lipides dits en oméga3 (particulièrement présents dans les poissons ou certaines huiles alimentaires) sont connus notamment pour améliorer cette fonction barrière. Dans ce contexte, nous étudions l’impact des lipides dits en oméga3 en particulier sur l’intégrité de la couche de protection qui tapisse l’intestin et la contribution de la flore intestinale. Nous avons montré précédemment que des souris mâles aux tissus riches en lipides en oméga3 sont protégées de l’obésité alimentaire, de l’altération de la perméabilité intestinale et du passage de molécules issues de bactéries de la flore intestinale dans le sang, molécules qui sont capables de provoquer une inflammation chronique de faible intensité. Chez la souris mâle, cette protection est transmissible à d’autres souris par la transplantation de la flore intestinale de souris aux tissus riches en lipides en oméga3. Chez la souris, un excès de lipides alimentaires ne provoque pas les mêmes troubles métaboliques chez les mâles et les femelles. Le poids corporel et l’assimilation du sucre sont moins altérés chez les femelles. Il s’avère donc nécessaire, de comparer chez des souris mâles et femelles aux tissus riches en lipides en oméga3 ou non comment l’obésité alimentaire et ses perturbations au niveau intestinal vont s’installer et si la flore intestinale est impliquée. L’obésité alimentaire entraîne également une modification du système nerveux intestinal. Cette modification pourrait également affecter l’intégrité de la flore intestinale et de la couche de protection qui le tapisse. Le système nerveux intestinal constitue donc une nouvelle cible d’étude, en particulier dans la compréhension des phénomènes contribuant à la mise en place des modifications de la perméabilité intestinale conduisant à une inflammation chronique de faible intensité. Ainsi, dans le contexte de lutte contre l’obésité, les objectifs de ce projet sont de comprendre le rôle des lipides dits en oméga3, chez la souris mâle et femelle dont les tissus sont riches en ces lipides, dans la protection contre l’inflammation chronique de faible intensité et de comprendre le rôle du système nerveux intestinal, de la couche de protection qui le tapisse et de la flore intestinale, différents éléments de la perméabilité intestinale.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
L’obésité induit une altération de la perméabilité intestinale entrainant un passage de molécules de la flore intestinale dans la circulation sanguine, qui est en partie responsable d’une inflammation générale légère et chronique. L’étude de l’impact des lipides oméga3 est une piste privilégiée d’amélioration. Cependant, les études nutritionnelles, chez l’homme ou le rongeur, présentent de nombreux biais rendant les données peu concluantes. Les souris aux tissus riches en lipides oméga3 représentent donc une alternative de choix dans l’étude de l’impact de ces lipides sur les maladies associées à l’obésité alimentaire, bénéfice que nous avons déjà montré sur la prise de poids ou le diabète. Nous avons également récemment montré, chez la souris mâle, que le seul transfert de la flore de souris aux tissus riches en lipides oméga3 à des souris WT les protègent efficacement de ces pathologies mais également des altérations de la perméabilité intestinale et de la couche de protection qui le tapisse. Bien qu’il existe des différences entre sexes dans le développement des troubles métaboliques dus à l’obésité, aucune étude n’a encore exploré cet aspect chez la souris femelle afin de comprendre les différences observées. L’obésité alimentaire entraîne également une modification du système nerveux intestinal. Cette modification pourrait également affecter l’intégrité de la flore intestinale et de la couche de protection qui le tapisse. Le système nerveux intestinal constitue donc une nouvelle cible d’étude afin de comprendre les phénomènes contribuant à la mise en place des modifications de la perméabilité intestinale conduisant à une inflammation chronique de faible intensité. Ce projet a maintenant pour but, dans un contexte d’inflammation chronique due à l’obésité, de comprendre le rôle des lipides oméga3, chez le mâle et la femelle, dans l’amélioration de la fonction barrière de l’intestin et sur la structuration de la couche qui le tapisse l’intestin et sur le système nerveux intestinal. Il est également important de déterminer la contribution de la flore intestinale. En effet, ce projet pourrait permettre l’identification de bactéries favorables, éventuelles futures cibles probiotiques, essentielles au bon fonctionnement de la barrière intestinale lors de l’obésité.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux seront manipulés de façon hebdomadaire afin d’évaluer leur poids. De plus, – Au début du régime, les animaux seront placés en cages individuelles avec couvercle filtrant ou collectives – Aux semaines 1 et 8 des fèces seront collectés (3 à 4 crottes sur une durée d’une dizaine de minutes) – Prélèvement de sang à la semaine 7 d’expérimentation, 4 heures après le gavage avec une solution de Dextran-FITC niveau de la région submandibulaire afin de mesurer la perméabilité intestinale. Chaque prélèvement sanguin sera réalisé en une vingtaine de seconde. – Prélèvement de sang, 4 heures après le gavage avec une solution de glucose, à la semaine 8 d’expérimentation. Le prélèvement est réalisé au niveau de la partie terminale de la queue de la souris aux temps 0, 15, 30, 60, 90, 120 minutes après le gavage au glucose pour mesurer la glycémie (chaque prélèvement sanguin sera réalisé en une vingtaine de seconde). – Un prélèvement terminal sera effectué à la fin de la semaine 8 via une ponction intracardiaque nécessitant une à deux minutes par animal.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Afin d’éviter la dominance d’un des congénères pouvant limiter l’accès à la nourriture et empêcher le brassage de microbiote entre les animaux, les souris seront placées en cage individuelle munie d’un couvercle filtrant pour la durée de l’étude nutritionnelle (8 semaines). L’obésité provoquée par un régime hyperlipidique peut être source de difficultés pour les animaux rendant le toilettage ou l’accès à l’eau de boisson difficile. Le prélèvement d’une goutte de sang au niveau de la partie terminale de la queue (à l’aide d’une aiguille 26G) pour la mesure de la glycémie lors du test de tolérance au glucose), le prélèvement submandibulaire après anesthésie à l’isoflurane et les gavages oro-gastriques (pour les instillations de microbiote) sont des gestes pour lesquelles peu ou pas de douleur est attendue puisqu’ils seront réalisés par un personnel maitrisant très bien ces gestes techniques et les animaux seront observés plusieurs fois dans la journée (en cas de fausse route l’animal montre des signes de souffrance assez rapidement). Tous les animaux de l’étude seront suivis par un personnel compétent selon les modalités mise en place par la Structure chargée du Bien-être Animal de la plateforme de Zootechnie. Nous leur donnerons comme enrichissement de milieu dans toutes les cages des carrés de coton pour nicher et un tunnel en plastique pour se cacher. Une observation générale quotidienne des animaux sera effectuée et une observation et manipulation individuelle hebdomadaire sera réalisée à l’occasion de la pesée et de l’entretien des animaux. Ainsi, si une souris est en souffrance nous pourrons agir rapidement.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux seront mis à mort à l’issue du projet afin de réaliser des prélèvements de différents tissus (sang, colon)
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Un modèle de souris transgénique dont les tissus sont intrinsèquement riches en lipides en oméga3 est un modèle précieux car cette souris possède un niveau d’enrichissement dans ses tissus qui n’existe dans aucun autre modèle murin et qui est non atteignable par des stratégies alimentaires. D’une part, l’ubiquitisme de l’enrichissement tissulaire en lipides en oméga3 et d’autre part les taux tissulaires obtenus rendent impossible le remplacement de ce modèle de souris par des modèles in vitro. De plus, le protocole décrit vise à étudier le système nerveux intestinal lors de l’altération par un régime riche en lipides de la fonction barrière de l’intestin en relation avec la formation de la couche qui le tapisse (mucus). Il est impossible de complètement modéliser ce processus et ces interactions à travers des approches in vitro. En effet, si la co-culture de cellules entériques gliales et de lignées cellulaires coliques secrétant de mucus pourrait être envisagée, un tel modèle ne permettrait pas de reproduire in vitro la complexité des interactions entre le système nerveux intestinal et les cellules qui secrètent le mucus, mucus qui apparait bicouche avec une structuration très organisée in vivo. Cette structuration très organisée représente un enjeu essentiel pour le maintien de la perméabilité intestinale et le dialogue entre le système nerveux intestinal, le mucus et la flore microbienne qui y vit. Cette étude est par ailleurs menée dans un contexte d’obésité alimentaire. Ce contexte est difficile à modéliser en raison de la complexité des impacts métaboliques observés et de la diversité des approches de régimes utilisés. Cet aspect ne peut donc également pas s’affranchir de l’utilisation d’animaux. Enfin, aucune étude n’a encore exploré chez la souris femelle cet aspect bien qu’il ait été montré des différences entre les sexes dans le développement des troubles métaboliques induits par un régime obésogène. Cette étude est donc unique dans l’approche de l’étude de l’impact des lipides en oméga3 sur le système nerveux intestinal et le mucus intestinal dans un contexte d’obésité alimentaire et de ses pathologies associées.
2. Réduction
Les effectifs ont été optimisés sur la base des coefficients de variabilité reportés dans la littérature et les différences attendues entre les différents groupes pour les paramètres clés de l’étude. Lors de la conception des protocoles expérimentaux nous avons déterminé le nombre de 12 et 8 animaux par groupe nécessaire et suffisant à l’obtention de résultats statistiquement exploitables. Afin de réduire le nombre d’animaux intégrables dans le protocole, en amont de la production des animaux, les souris WT sont croisées entre et elles et les souris Fat-1 homozygotes entre elles générant des descendants tous intégrables dans le protocole et ceux sans génotypage.
3. Raffinement
En raison de la nuisance et de la souffrance modérée induite par l’isolement en cage individuelle durant toute la durée de l’expérimentation (8 semaines), une attention particulière sera apportée à l’enrichissement du milieu . Toutes les souris auront accès à des enrichissements de milieu dans chaque cage, constitués de carré de coton et/ou papier absorbant pour nicher et un tunnel en plastique pour se cacher. Une attention particulière sera également portée à la surveillance de la prise de nourriture et aux comportements liés au stress. Les souris seront habituées au geste de la contention et de la pesée dès leur arrivée en secteur conventionnel et intégration dans le projet. A la suite des interventions (OGTT, instillations de microbiote par gavage ou gavage avec le Dextran-FITC) chaque animal sera examiné. Si des signes anormaux sont observés chez les souris, la fréquence de surveillance sera augmentée.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La détermination de l’impact d’un régime obésogène sur la perméabilité intestinale et la relation entre microbiote/mucus est primordiale à notre étude. Cet aspect ne peut s’affranchir de l’utilisation d’animaux afin de mimer au mieux un contexte d’inflammation bas grade. Bien que relativement éloignée de l’Homme, l’espèce murine est l’espèce animale de référence dans ce domaine de recherche et la plus utilisée en recherche préclinique avec des données bibliographiques abondantes ce qui diminue le risque de duplication inutile de travaux et veille à réduire au mieux le nombre d’animaux utilisés. Le modèle de souris transgénique fat-1 est un modèle précieux qui rend cette étude unique dans l’approche de l’impact des lipides en oméga3 sur la prévention de l’hyperperméabilité intestinale induite par un régime obésogène. Nous utiliserons des souris âgées de 8 à 12 semaines correspondant à un stade de développement adulte de l’animal, et à un poids supérieur à 20g. En effet, nous nous intéressons à l’obésité et aux conséquences métaboliques associées développées par les jeunes adultes car il a été montré que l’augmentation en France de l’obésité touche toutes les tranches d’âge mais que la fréquence semble plus élevée dans les tranches 25-34 et 35-44 (de l’ordre de 8% par an). De telles données sur le jeune adulte ont été également confirmées aux Etats-Unis et récemment en France. De plus, les études précédentes mettant en évidence la transmission de la résistance partielle de l’induction de l’obésité alimentaire par le microbiote de souris fat-1 à des souris WT au laboratoire a porté sur l’animal jeune adulte. Nous souhaitons pouvoir inscrire ces nouvelles expérimentations dans notre objectif thématique plus global.