Procédures légères

Sur 1 008 souris nées pour ce projet, 408 seront tuées pour "régulation de population" faute du bon profil génétique, 100 gardées pour la reproduction, 100 réutilisées pour l'apprentissage des gestes techniques, et 400 tuées après six heures de jeûne pour le prélèvement des reins, de l'intestin et du foie. Le niveau de souffrance déclaré est léger pour 608 d'entre elles, modéré pour 240 et sévère pour 160. Ce second établissement les accueille chaque mois à partir de six mois pour une IRM des reins sous anesthésie d'environ trente minutes, avant leur retour par la route. Le porteur décrit la souris comme "la seule option scientifiquement pertinente et techniquement possible", au motif que sa régulation du sucre ressemble à celle des humains et que les anticorps adaptés existent déjà au laboratoire.

Objectifs

La glycogénose de type 1a (GSD1a) est une maladie génétique rare qui touche environ 150 à 200 patients en France. Contrairement au diabète, caractérisé par des hyperglycémies (trop de sucre dans le sang) liées à une production excessive de glucose, la GSD1a entraîne des hypoglycémies sévères et potentiellement fatales. Bien que ces deux maladies soient opposées sur le plan de la régulation de la glycémie, elles partagent des complications rénales remarquablement similaires. Les patients peuvent développer une maladie rénale chronique pouvant évoluer vers une insuffisance rénale terminale. Des analyses cellulaires ont révélé que, dans ces contextes pathologiques, le rein adopte un métabolisme favorisant la prolifération cellulaire, comparable à celui observé dans les cancers. Un point commun majeur entre les reins de patients diabétiques, GSD1a et les cancers du rein est l’accumulation excessive de glycogène et de lipides dans les cellules rénales. À ce jour, seuls deux cas de cancer du rein ont été rapportés chez des patients GSD1a en France. Toutefois, grâce à l’amélioration de la prise en charge nutritionnelle depuis les années 1980, l’espérance de vie de ces patients a considérablement augmenté, ce qui pourrait conduire à une augmentation de l’incidence des complications rénales liées au vieillissement. Ce projet de recherche vise à mieux comprendre les mécanismes conduisant à la formation de kystes rénaux et à évaluer le risque de cancer dans des reins soumis à un environnement métabolique favorable au développement de cancer. Pour cela, un modèle murin de GSD1a reproduisant fidèlement les atteintes rénales humaines sera utilisé. Dans ce modèle, les chercheurs inactiveront totalement ou partiellement un gène suppresseur de tumeur fréquemment altéré dans les cancers du rein. L’impact de cette inactivation sur la progression de la maladie rénale sera étudié, avec l’hypothèse d’une accélération de la formation de kystes et de tumeurs rénales. Ce modèle inédit permettra d’explorer les liens entre déséquilibres métaboliques, formation de kyste et de cancer du rein. À terme, ce travail pourrait démontrer un risque accru de cancer du rein chez les patients GSD1a, justifiant la mise en place d’un suivi médical spécifique. Il offrira également un outil unique pour étudier les cancers du rein associés à l’accumulation de graisse, comme chez les diabétiques, mais de façon indépendante de toute perturbation alimentaire.

Bénéfices attendus

Ces nouvelles connaissances sont essentielles, car aujourd’hui, il n’existe aucun traitement capable de stopper ou ralentir efficacement la dégradation progressive des reins chez les patients GSD1a, mais également chez les patients diabétiques. Pourtant, cette complication est fréquente puisque 70 et 80 % des patients atteints de GSD1a développer une maladie rénale chronique, qui peut nécessiter une transplantation rénale ou une dialyse. Mieux comprendre les étapes de cette évolution permettra à terme de concevoir des traitements plus ciblés et efficaces pour préserver la fonction rénale et améliorer la qualité de vie des patients.

Procédures

Afin de sélectionner les souris transgéniques nécessaires au projet, un morceau de tissu (biopsie) sera prélevé pour caractériser leurs gènes à l’âge de 7-10 j. Le geste sera réalisé sur animaux vigiles en quelques secondes. Au cours du temps, les souris atteintes de GSD1a vont développer une maladie rénale. Des prélèvements spontanés d’urine auront lieu tous les mois à partir de 2 mois. Dès que les animaux auront atteint l’âge de 6 mois, des prélèvements urinaires et sanguins seront réalisés tous les mois. Les prélèvements sanguins seront effectués sur animaux vigiles par un prélèvement en veine après immobilisation de l’animal pendant moins d’une minute dans un tube à contention. Au total, au maximum 20 prélèvements d’urine et 20 prélèvements de sang seront réalisés. Également, les souris seront transférées, à partir de 6 mois, tous les mois dans le 2ème établissement situé à moins de 30 min en voiture du 1er. Leurs reins seront analysés par imagerie IRM. Les souris seront anesthésiées pendant environ 30 minutes, puis ramenées à l’établissement d’origine après leur réveil. En fin de protocole, les souris seront mises à jeun pendant 6h avant leur mise à mort. Un prélèvement de sang sera réalisé immédiatement avant la mise à mort et durera au maximum 15 secondes.

Impact sur les animaux

La biopsie réalisée au bord de l’oreille entraine une légère douleur et un stress lié à la contention des nouveau-nés. Le risque de saignement est très faible. Le développement de la maladie rénale reste sans impact sur le bien-être animal. Au stade avancé de la maladie, caractérisée par l’accumulation d’urée dans le sang (autour de 15 mois), les souris atteintes de GSD1a commencent à perdre du poids et peuvent présenter des signes de mal-être, comme une baisse de la fréquence de toilettage, une prostration, une diminution des déplacements. Le développement de lésions du rein, comme les cancers, peut également être à l’origine de douleurs et d’une gêne. Pour suivre le développement de la maladie, les prélèvements urinaires réalisés de façon spontanée peuvent provoquer un très léger stress. Les prises de sang réalisées après immobilisation de l’animal peuvent entrainer un stress de l’animal et une légère douleur, ainsi qu’un léger saignement dans certains cas. La mise à jeun pendant 6h peut entrainer un léger stress

Devenir

Sur ce projet, seuls les 400 animaux qui subiront l’ensemble des procédures seront mis à mort pour prélèvement des reins, de l’intestin et du foie afin de réaliser des analyses anatomo-pathologiques et moléculaires. Une partie des animaux générés lors des reproductions seront utilisés pour la reproduction et le maintien des lignées (environ 100 animaux) ; une autre partie, estimée à 100 souris de phénotype non dommageable, pourra être réutilisée pour l’apprentissage de gestes sur animaux comme la réalisation de prise de sang ; ces souris seront comptabilisées dans le projet de tutorat des zootechniciens et des expérimentateurs de l’établissement en charge de la reproduction des animaux. Les autres animaux (408) seront mis à mort pour régulation de population.

Remplacement

Même si on sait aujourd’hui fabriquer en laboratoire de petits organes miniatures appelés organoïdes, qui reproduisent en partie la structure du rein, ces modèles ne permettent pas d’étudier l’évolution d’une maladie rénale sur plusieurs mois. Or, pour comprendre le développement d’une maladie chronique ou l’apparition de cancers, il est essentiel de suivre ce qui se passe dans un organisme vivant sur le long terme. C’est pourquoi une approche chez l’animal, en particulier chez la souris, reste indispensable. Le modèle de souris atteintes de GSD1a utilisé ici est unique : il est viable et reproduit fidèlement les atteintes rénales observées chez les patients atteints, grâce à une technique de modification génétique spécifique à l’espèce. De plus, la souris a un métabolisme très proche de celui de l’humain, ce qui en fait un modèle pertinent pour ce type d’étude. Il faut aussi noter que la majorité des recherches sur l’insuffisance rénale et les reins présentant des kystes ont été menées chez la souris, ce qui offre une base solide de données scientifiques et de matériel pour ce projet.

Réduction

Le but de ce projet est d’étudier comment certaines modifications génétiques favorisent l’apparition de cancers du rein liés à la maladie GSD1a. Pour cela, deux nouvelles lignées de souris ont été créées. Le projet sera réalisé en 2 temps, sur des groupes de souris étudiées à long terme (1ère étude) et à court terme (2ème étude). La première étude permettra à la fois de vérifier si les animaux développent des signes importants de souffrance dès la naissance et jusqu’à 15 mois ; et de caractériser la maladie rénale grâce au suivi de marqueurs biologiques et l’imagerie par IRM des reins. Si un mal-être important est observé, le projet pourra être arrêté rapidement et les animaux prévus pour la 2ème étude ne seront pas produits. Les chercheurs compareront plusieurs groupes de souris ayant différentes combinaisons de mutations génétiques. Cela permettra de déterminer quel modèle est le plus pertinent pour réaliser la 2ème partie des expériences. Pour limiter le nombre total d’animaux utilisés, l’évolution des lésions rénales sera suivie au cours du temps grâce à des techniques d’imagerie non invasives. Le nombre de souris nécessaires a été calculé à partir de données déjà disponibles (études précédentes et littérature scientifique). Une analyse statistique (test de puissance) a montré qu’il fallait au minimum 10 souris par groupe pour obtenir des résultats fiables. Ce nombre est doublé (soit 20 souris par groupe) afin d’avoir suffisamment de tissu pour les analyses biologiques et histologiques. Les résultats seront analysés avec des méthodes statistiques appropriées. Au total, au maximum 400 souris transgéniques seront utilisées pour l’étude. Leur production entrainera la naissance de 1 008 souris car toutes les souris n’auront pas le bon profil génétique. Celles qui ne sont pas utilisées dans les expériences pourront servir être pour de la reproduction et l’entretien des lignées (environ 100 souris) ou être réutilisées dans un projet de formation aux gestes techniques réalisés sur les animaux, comme les prises de sang (environ 100 souris). Ce projet de tutorat est autorisé dans l’établissement de production des souris et permet au personnel technique de se former et de vérifier les compétences de chaque utilisateur. Enfin, les lignées de souris sont conservées sous forme congelée (cryoconservées), ce qui permet de les préserver sans devoir les maintenir leur reproduction en permanence.

Raffinement

Les biopsies seront réalisées chez les souriceaux à 7-10 jours après la naissance, une période durant laquelle les terminaisons nerveuses ne sont pas encore complètement développées, ce qui permet de limiter la douleur. Pour réduire le stress lié à la manipulation, les gants du technicien seront imprégnés de l’odeur de la litière, et les animaux seront manipulés à l’aide d’un petit tunnel. La GSD1a sera induite uniquement dans les reins des souris, ce qui permettra d’éviter les fortes baisses de sucre dans le sang grâce à la fonction préservée du foie, qui continue de produire du glucose. Le bien-être des nouvelles lignées de souris créées (nombre de souris par portée; courbe de croissance…) sera suivi dès la naissance. Les prises de sang seront réalisées dans le respect des volumes de prélèvement selon les recommandations internationales.Une légère pression sera appliquée après la piqûre pour stopper le saignement.Les souris seront habituées à la contention au préalable. L’urine sera récupérée naturellement, sans avoir à isoler les animaux. L’imagerie médicale par IRM permettra de détecter très tôt les éventuelles atteintes des reins. Pendant les examens sous anesthésie, la fréquence respiratoire sera surveillée et la température corporelle sera maintenue grâce à un circuit de réchauffement des souris dans l’appareil. Le comportement des animaux (posture, mobilité, etc.) sera observé régulièrement afin de détecter rapidement tout signe de douleur ou de malaise. Si des douleurs apparaissent, notamment en lien avec la formation de kystes ou de tumeurs, des traitements anti-douleurs et antispasmodiques adaptés seront administrés. L’état de santé sera également surveillé grâce au suivi du poids (quasi journalier en période de sevrage, puis hebdomadaire ou mensuel), à des tests urinaires mensuels, et à l’analyse de marqueurs biologiques. Si une souris montre des signes de mal-être (perte de poids ou posture anormale, lésions trop importantes, etc.), elle sera prise en charge avec des soins renforcés : nourriture posée au sol, gel hydratant et nutritif. Si son état ne s’améliore pas ou si l’animal atteint un seuil critique, l’animal sera euthanasié dans le respect des protocoles pour permettre l’analyse des reins. Enfin, les souris devront être transportées lors de chaque IRM entre deux lieux d’expérimentation situés à moins de 10 km. Ce transfert se fera en voiture, avec leur litière et leur matériel habituel pour éviter le stress.

Choix des espèces

Le choix de l’espèce s’est orienté vers la souris car elle présente des similitudes importantes avec l’humain en ce qui concerne la régulation du sucre dans l’organisme. Chez des espèces plus simples comme le poisson, ces mécanismes sont différents et ne permettent pas d’étudier la maladie de manière fiable. De plus, le modèle de souris atteintes de GSD1a est unique car il reproduit très fidèlement les signes de la maladie rénale que l’on observe chez les patients atteints de glycogénose de type 1 sans développer d’hypoglycémies qui pourraient être fatales. De plus, les outils moléculaires spécifiques à la souris, comme des anticorps, sont disponibles en laboratoire pour analyser finement les mécanismes biologiques impliqués. Ainsi, l’utilisation de la souris est aujourd’hui la seule option scientifiquement pertinente et techniquement possible pour faire avancer la recherche sur cette maladie rare. Les souris seront suivies tout au long de leur vie de la naissance à l’âge de 15 mois maximum, car la maladie rénale évolue très lentement. Aucun symptôme n’est observé pendant plusieurs mois avant d’atteindre la dégradation importante du fonctionnement des reins. Des analyses régulières nécessitant des prélèvements d’urine et de sang chez les souris adultes seront réalisées pour suivre l’évolution de la maladie jusqu’à la fin du protocole (15 mois au maximum).

Pour tester si trois souches de bactéries marines améliorent la croissance des poissons d'élevage et leur résistance à une infection, 1 500 bars européens juvéniles vont être utilisés, tous tués à l'issue. La souffrance déclarée est légère pour 100 d'entre eux, modérée pour 408 et sévère pour 992. Chaque poisson passe quatre heures par bain dans un volume d'eau réduit et hyperoxygéné, subit deux mesures biométriques sous anesthésie, puis reçoit dans l'abdomen une injection de Vibrio harveyi que le porteur qualifie lui-même de stress très sévère, susceptible d'entraîner une mortalité significative. La surveillance repose sur une grille de points limites notant la nage, le comportement et l'état physique, seuil au-delà duquel les poissons sont mis à mort avant le terme.

Objectifs

L’un des principaux défis des décennies à venir va consister à nourrir une population mondiale en augmentation dans un contexte de changement climatique global. L’aquaculture, qui occupe une place stratégique pour produire des aliments de qualité, est un secteur en fort développement du fait notamment de la raréfaction des stocks sauvages. L’un des problèmes majeurs pour les élevages aquacoles, qui regroupent un nombre relativement élevé d’animaux soumis à de multiples stress dans un espace souvent restreint, est la survenue de pathologies infectieuses. Une stratégie de protection efficace et durable consiste non seulement à éradiquer le pathogène mais surtout à occuper sa niche écologique et/ou à la moduler pour la lui rendre moins favorable. Certaines bactéries marines de l’espèce Pseudoalteromonas - isolées d’huîtres plates et creuses - ont été décrites comme capables de réduire la mortalité induite par des pathogènes chez différentes espèces de mollusques et crustacés. Cette capacité de protection serait notamment associée à la production de composés antimicrobiens appelés Altérines. Dans ce projet, nous souhaitons évaluer, chez le bar Européen juvénile, les effets de 3 souches de Pseudoalteromonas sur l’amélioration de la croissance et de la résistance à un pathogène bactérien majeur, Vibrio harveyi, et déterminer les mécanismes responsables des effets positifs attendus.

Bénéfices attendus

Les retombées attendues sont une amélioration de la santé et du bien-être des poissons marins d’élevage, notamment en écloseries où les animaux sont les plus fragiles, au travers de l’utilisation d’une solution bio-alternative parfaitement adaptée au milieu aquatique permettant la mise en place d’un écosystème limitant le développement de pathogènes et réduisant l’utilisation de traitements antibiotiques.

Procédures

Les animaux subiront des mesures biométriques (taille/poids, n=2) – réalisées sous anesthésie - visant à mesurer leur croissance individuelle (durée estimée de 5 min maximum) ; et une infection par injection intrapéritonéale – également sous anesthésie (durée estimée de 10 min maximum).

Impact sur les animaux

Un stress léger pourra intervenir lors des deux biométries – réalisées sous anesthésie. Les phases d’imprégnation dans un volume d’eau réduit hyperoxygéné avec les bactéries marines (4 heures par imprégnation) génèrent également un stress pour les animaux, limité du fait que le volume disponible est largement suffisant pour permettre leur mobilité. Une légère douleur pourra être ressentie par les animaux lors de l'infection par injection de la bactérie pathogène dans l’abdomen. L’épreuve infectieuse bactérienne constitue un stress très sévère puisqu’elle induit l’apparition de signes cliniques et d’une mortalité pouvant être significative.

Devenir

A la fin de chaque procédure, les animaux survivants seront mis à mort pour des raisons sanitaires.

Remplacement

Cette étude vise à étudier les effets de bactéries marines sur la croissance et la capacité de résistance à une pathologie infectieuse majeure chez le bar Européen. La phase expérimentale vient dans la continuité de tests d’activités antibactériennes menés in vitro qui ont démontré la capacité des Pseudoalteromonas à inhiber la croissance de différents pathogènes bactériens présents en aquaculture. La caractérisation des effets des Pseudoalteromonas sur un organisme vivant complexe mettant en jeu des mécanismes immunitaires de défense et sur l’environnement des bassins, qui a un rôle clé dans l’équilibre des flores microbiennes et donc sur la survenue d’infections, est indispensable pour mesurer les effets de ces bactéries marines et les mécanismes d’action associés.

Réduction

Le nombre de poissons et de bassins par condition a été réduit à son minimum en intégrant les temps et nombres de prélèvements prévus, la variabilité inter-bassins fréquemment observée, les mortalités pouvant survenir sur les stades juvéniles et de façon à assurer un traitement statistique des résultats. Pour la phase de paramétrage de l’infection expérimentale, un total de 100 animaux maximum seront nécessaires. Pour la phase d’imprégnation avec les Pseudoalteromonas puis d’infection, 1400 animaux seront utilisés pour les 4 conditions testées.

Raffinement

Différents types d’enrichissement sont proposés aux animaux (couvercles sur les bassins et bullage leur permettant d'avoir des zones d'ombre et de turbulence). Pour les mesures biométriques individuelles et les infections par injection, les animaux seront préalablement anesthésiés. L'état de santé général des poissons sera évalué quotidiennement en utilisant une grille de points limites adaptée intégrant plusieurs paramètres (nage, comportement, état physique). En fonction des scores obtenus avec cette grille, des actions pourront être mises en place comme des mesures de surveillance accrue et/ou une mise à mort compassionnelle.

Choix des espèces

Le bar est l’une des espèces marines les plus produites en Europe. La France dispose d’un important savoir-faire dans la zootechnie de cette espèce et d’écloseries reconnues pour la qualité de leurs alevins qui sont destinés à l’exportation pour grossissement dans différentes régions du monde. Le stade juvénile est – avec le stade larvaire – le stade physiologique le plus sensible à des pathologies infectieuses.

Biopsiées à l'oreille à sept jours, les souris subissent ensuite jusqu'à vingt prises de sang et vingt prélèvements d'urine, des trajets mensuels en voiture vers un second établissement et des IRM sous anesthésie d'une trentaine de minutes, jusqu'à l'âge de quinze mois. 1 008 souris vont être utilisées, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger pour 608, modéré pour 240 et sévère pour 160. Seules 400 suivront le protocole complet : les 408 restantes, nées sans le bon profil génétique, seront tuées pour "régulation de population", 100 seront gardées pour la reproduction des lignées et 100 autres utilisées pour entraîner les zootechniciens aux prises de sang. Le porteur affirme que le développement de la maladie rénale reste sans impact sur le bien-être des animaux non-humains, et décrit dans le même paragraphe une perte de poids, une prostration, une baisse du toilettage et des douleurs liées aux tumeurs du rein.

Objectifs

La glycogénose de type 1a (GSD1a) est une maladie génétique rare qui touche environ 150 à 200 patients en France. Contrairement au diabète, caractérisé par des hyperglycémies (trop de sucre dans le sang) liées à une production excessive de glucose, la GSD1a entraîne des hypoglycémies sévères et potentiellement fatales. Bien que ces deux maladies soient opposées sur le plan de la régulation de la glycémie, elles partagent des complications rénales remarquablement similaires. Les patients peuvent développer une maladie rénale chronique pouvant évoluer vers une insuffisance rénale terminale. Des analyses cellulaires ont révélé que, dans ces contextes pathologiques, le rein adopte un métabolisme favorisant la prolifération cellulaire, comparable à celui observé dans les cancers. Un point commun majeur entre les reins de patients diabétiques, GSD1a et les cancers du rein est l’accumulation excessive de glycogène et de lipides dans les cellules rénales. À ce jour, seuls deux cas de cancer du rein ont été rapportés chez des patients GSD1a en France. Toutefois, grâce à l’amélioration de la prise en charge nutritionnelle depuis les années 1980, l’espérance de vie de ces patients a considérablement augmenté, ce qui pourrait conduire à une augmentation de l’incidence des complications rénales liées au vieillissement. Ce projet de recherche vise à mieux comprendre les mécanismes conduisant à la formation de kystes rénaux et à évaluer le risque de cancer dans des reins soumis à un environnement métabolique favorable au développement de cancer. Pour cela, un modèle murin de GSD1a reproduisant fidèlement les atteintes rénales humaines sera utilisé. Dans ce modèle, les chercheurs inactiveront totalement ou partiellement un gène suppresseur de tumeur fréquemment altéré dans les cancers du rein. L’impact de cette inactivation sur la progression de la maladie rénale sera étudié, avec l’hypothèse d’une accélération de la formation de kystes et de tumeurs rénales. Ce modèle inédit permettra d’explorer les liens entre déséquilibres métaboliques, formation de kyste et de cancer du rein. À terme, ce travail pourrait démontrer un risque accru de cancer du rein chez les patients GSD1a, justifiant la mise en place d’un suivi médical spécifique. Il offrira également un outil unique pour étudier les cancers du rein associés à l’accumulation de graisse, comme chez les diabétiques, mais de façon indépendante de toute perturbation alimentaire.

Bénéfices attendus

Ces nouvelles connaissances sont essentielles, car aujourd’hui, il n’existe aucun traitement capable de stopper ou ralentir efficacement la dégradation progressive des reins chez les patients GSD1a, mais également chez les patients diabétiques. Pourtant, cette complication est fréquente puisque 70 et 80 % des patients atteints de GSD1a développer une maladie rénale chronique, qui peut nécessiter une transplantation rénale ou une dialyse. Mieux comprendre les étapes de cette évolution permettra à terme de concevoir des traitements plus ciblés et efficaces pour préserver la fonction rénale et améliorer la qualité de vie des patients.

Procédures

Afin de sélectionner les souris transgéniques nécessaires au projet, un morceau de tissu (biopsie) sera prélevé pour caractériser leurs gènes à l’âge de 7-10 j. Le geste sera réalisé sur animaux vigiles en quelques secondes. Au cours du temps, les souris atteintes de GSD1a vont développer une maladie rénale. Des prélèvements spontanés d’urine auront lieu tous les mois à partir de 2 mois. Dès que les animaux auront atteint l’âge de 6 mois, des prélèvements urinaires et sanguins seront réalisés tous les mois. Les prélèvements sanguins seront effectués sur animaux vigiles par un prélèvement en veine après immobilisation de l’animal pendant moins d’une minute dans un tube à contention. Au total, au maximum 20 prélèvements d’urine et 20 prélèvements de sang seront réalisés. Également, les souris seront transférées, à partir de 6 mois, tous les mois dans le 2ème établissement situé à moins de 30 min en voiture du 1er. Leurs reins seront analysés par imagerie IRM. Les souris seront anesthésiées pendant environ 30 minutes, puis ramenées à l’établissement d’origine après leur réveil. En fin de protocole, les souris seront mises à jeun pendant 6h avant leur mise à mort. Un prélèvement de sang sera réalisé immédiatement avant la mise à mort et durera au maximum 15 secondes.

Impact sur les animaux

La biopsie réalisée au bord de l’oreille entraine une légère douleur et un stress lié à la contention des nouveau-nés. Le risque de saignement est très faible. Le développement de la maladie rénale reste sans impact sur le bien-être animal. Au stade avancé de la maladie, caractérisée par l’accumulation d’urée dans le sang (autour de 15 mois), les souris atteintes de GSD1a commencent à perdre du poids et peuvent présenter des signes de mal-être, comme une baisse de la fréquence de toilettage, une prostration, une diminution des déplacements. Le développement de lésions du rein, comme les cancers, peut également être à l’origine de douleurs et d’une gêne. Pour suivre le développement de la maladie, les prélèvements urinaires réalisés de façon spontanée peuvent provoquer un très léger stress. Les prises de sang réalisées après immobilisation de l’animal peuvent entrainer un stress de l’animal et une légère douleur, ainsi qu’un léger saignement dans certains cas. La mise à jeun pendant 6h peut entrainer un léger stress.

Devenir

Sur ce projet, seuls les 400 animaux qui subiront l’ensemble des procédures seront mis à mort pour prélèvement des reins, de l’intestin et du foie afin de réaliser des analyses anatomo-pathologiques et moléculaires. Une partie des animaux générés lors des reproductions seront utilisés pour la reproduction et le maintien des lignées (environ 100 animaux) ; une autre partie, estimée à 100 souris de phénotype non dommageable, pourra être réutilisée pour l’apprentissage de gestes sur animaux comme la réalisation de prise de sang ; ces souris seront comptabilisées dans le projet de tutorat des zootechniciens et des expérimentateurs de l’établissement en charge de la reproduction des animaux. Les autres animaux (408) seront mis à mort pour régulation de population.

Remplacement

Même si on sait aujourd’hui fabriquer en laboratoire de petits organes miniatures appelés organoïdes, qui reproduisent en partie la structure du rein, ces modèles ne permettent pas d’étudier l’évolution d’une maladie rénale sur plusieurs mois. Or, pour comprendre le développement d’une maladie chronique ou l’apparition de cancers, il est essentiel de suivre ce qui se passe dans un organisme vivant sur le long terme. C’est pourquoi une approche chez l’animal, en particulier chez la souris, reste indispensable. Le modèle de souris atteintes de GSD1a utilisé ici est unique : il est viable et reproduit fidèlement les atteintes rénales observées chez les patients atteints, grâce à une technique de modification génétique spécifique à l’espèce. De plus, la souris a un métabolisme très proche de celui de l’humain, ce qui en fait un modèle pertinent pour ce type d’étude. Il faut aussi noter que la majorité des recherches sur l’insuffisance rénale et les reins présentant des kystes ont été menées chez la souris, ce qui offre une base solide de données scientifiques et de matériel pour ce projet

Réduction

Le but de ce projet est d’étudier comment certaines modifications génétiques favorisent l’apparition de cancers du rein liés à la maladie GSD1a. Pour cela, deux nouvelles lignées de souris ont été créées. Le projet sera réalisé en 2 temps, sur des groupes de souris étudiées à long terme (1ère étude) et à court terme (2ème étude). La première étude permettra à la fois de vérifier si les animaux développent des signes importants de souffrance dès la naissance et jusqu’à 15 mois ; et de caractériser la maladie rénale grâce au suivi de marqueurs biologiques et l’imagerie par IRM des reins. Si un mal-être important est observé, le projet pourra être arrêté rapidement et les animaux prévus pour la 2ème étude ne seront pas produits. Les chercheurs compareront plusieurs groupes de souris ayant différentes combinaisons de mutations génétiques. Cela permettra de déterminer quel modèle est le plus pertinent pour réaliser la 2ème partie des expériences. Pour limiter le nombre total d’animaux utilisés, l’évolution des lésions rénales sera suivie au cours du temps grâce à des techniques d’imagerie non invasives. Le nombre de souris nécessaires a été calculé à partir de données déjà disponibles (études précédentes et littérature scientifique). Une analyse statistique (test de puissance) a montré qu’il fallait au minimum 10 souris par groupe pour obtenir des résultats fiables. Ce nombre est doublé (soit 20 souris par groupe) afin d’avoir suffisamment de tissu pour les analyses biologiques et histologiques. Les résultats seront analysés avec des méthodes statistiques appropriées. Au total, au maximum 400 souris transgéniques seront utilisées pour l’étude. Leur production entrainera la naissance de 1 008 souris car toutes les souris n’auront pas le bon profil génétique. Celles qui ne sont pas utilisées dans les expériences pourront servir être pour de la reproduction et l’entretien des lignées (environ 100 souris) ou être réutilisées dans un projet de formation aux gestes techniques réalisés sur les animaux, comme les prises de sang (environ 100 souris). Ce projet de tutorat est autorisé dans l’établissement de production des souris et permet au personnel technique de se former et de vérifier les compétences de chaque utilisateur. Enfin, les lignées de souris sont conservées sous forme congelée (cryoconservées), ce qui permet de les préserver sans devoir les maintenir leur reproduction en permanence

Raffinement

Les biopsies seront réalisées chez les souriceaux à 7-10 jours après la naissance, une période durant laquelle les terminaisons nerveuses ne sont pas encore complètement développées, ce qui permet de limiter la douleur. Pour réduire le stress lié à la manipulation, les gants du technicien seront imprégnés de l’odeur de la litière, et les animaux seront manipulés à l’aide d’un petit tunnel. La GSD1a sera induite uniquement dans les reins des souris, ce qui permettra d’éviter les fortes baisses de sucre dans le sang grâce à la fonction préservée du foie, qui continue de produire du glucose. Le bien-être des nouvelles lignées de souris créées (nombre de souris par portée;courbe de croissance…) sera suivi dès la naissance.Les prises de sang seront réalisées dans le respect des volumes de prélèvement selon les recommandations internationales. Une légère pression sera appliquée après la piqûre pour stopper le saignement. Les souris seront habituées à la contention au préalable.L’urine sera récupérée naturellement, sans avoir à isoler les animaux dans des cages spécifiques. L’imagerie médicale par IRM permettra de détecter très tôt les éventuelles atteintes des reins. Pendant les examens sous anesthésie,la fréquence respiratoire sera surveillée et la température corporelle sera maintenue grâce à un circuit de réchauffement des souris dans l’appareil.Le comportement des animaux (posture, mobilité, etc.) sera observé régulièrement afin de détecter rapidement tout signe de douleur ou de malaise. Si des douleurs apparaissent, notamment en lien avec la formation de kystes ou de tumeurs, des traitements anti-douleurs et antispasmodiques adaptés seront administrés. L’état de santé sera également surveillé grâce au suivi du poids (quasi journalier en période de sevrage, puis hebdomadaire ou mensuel), à des tests urinaires mensuels, et à l’analyse de marqueurs biologiques. Si une souris montre des signes de mal-être (perte de poids ou posture anormale, lésions trop importantes, etc.), elle sera prise en charge avec des soins renforcés : nourriture posée au sol, gel hydratant et nutritif. Si son état ne s’améliore pas ou si l’animal atteint un seuil critique, l’animal sera euthanasié dans le respect des protocoles pour permettre l’analyse des reins. Enfin, les souris devront être transportées lors de chaque IRM entre deux lieux d’expérimentation situés à moins de 10 km. Ce transfert se fera en voiture, avec leur litière et leur matériel habituel pour éviter le stress

Choix des espèces

Le choix de l’espèce s’est orienté vers la souris car elle présente des similitudes importantes avec l’humain en ce qui concerne la régulation du sucre dans l’organisme. Chez des espèces plus simples comme le poisson, ces mécanismes sont différents et ne permettent pas d’étudier la maladie de manière fiable. De plus, le modèle de souris atteintes de GSD1a est unique car il reproduit très fidèlement les signes de la maladie rénale que l’on observe chez les patients atteints de glycogénose de type 1 sans développer d’hypoglycémies qui pourraient être fatales. De plus, les outils moléculaires spécifiques à la souris, comme des anticorps, sont disponibles en laboratoire pour analyser finement les mécanismes biologiques impliqués. Ainsi, l’utilisation de la souris est aujourd’hui la seule option scientifiquement pertinente et techniquement possible pour faire avancer la recherche sur cette maladie rare. Les souris seront suivies tout au long de leur vie de la naissance à l’âge de 15 mois maximum, car la maladie rénale évolue très lentement. Aucun symptôme n’est observé pendant plusieurs mois avant d’atteindre la dégradation importante du fonctionnement des reins. Des analyses régulières nécessitant des prélèvements d’urine et de sang chez les souris adultes seront réalisées pour suivre l’évolution de la maladie jusqu’à la fin du protocole (15 mois au maximum).

Des mâles sauvages sont vasectomisés puis accouplés avec des femelles, chez qui des embryons de souris de laboratoire sont ensuite transférés par chirurgie. Sur les 510 souris du projet, 240 relèvent d'un niveau de souffrance sévère, 150 d'un niveau modéré et 120 d'un niveau léger, toutes tuées à l'issue des expériences d'infection pour prélever leurs organes. Elles sont hébergées seules trois semaines pour que leur activité sur roue soit mesurée, puis infectées par un parasite intestinal et une bactérie administrés dans l'eau de boisson. Le porteur range parmi les bénéfices attendus une amélioration des conditions de vie des souris en animalerie et une baisse de leur anxiété.

Objectifs

L’apport de souris porteuses de microbiotes intestinaux sauvages dans les expériences étudiant l’immunité des souris est incontestable notamment en vaccinologie, et aujourd’hui la question est posée d’utiliser ce type de modèle lors des essais précliniques. Notre projet permettra de tester l’impact de ces microbiotes sur d’autres phénotypes cruciaux dans d’autres domaines de recherche (comportements, activité physique, métabolisme) ainsi que sur la résistance aux parasites et pathogènes et aux co-infections. D’un point de vue fondamental, l’étude des microbiotes intestinaux sauvages en laboratoire devrait permettre de mieux comprendre leur rôle dans l’adaptation des rongeurs à leur environnement. D’un point de vue bien-être animal, nous nous attendons à ce que ces microbiotes améliorent certains phénotypes comme la résistance aux pathogènes, et la diminution de l’anxiété. Ainsi ce projet pourrait permettre d’améliorer les conditions de vies des souris en animalerie, de limiter les épidémies au sein de ces infrastructures, et potentiellement d’améliorer certains résultats pour lesquels l’anxiété des souris ou la faible résistance aux pathogènes représente une nuisance ou un biais expérimental. Notre projet est donc conçu comme la première étape vers une utilisation plus large des microbiotes intestinaux sauvages, au sein des animaleries.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus du projet sont : - Comme expliqué dans la partie « objectif du projet », plus on progresse le long du gradient d’urbanisation, plus la diversité du microbiote intestinal des souris sauvages diminue. Cette dégradation est suspectée 1. d’altérer les fonctions assurées par le microbiote intestinal au sein de son hôte, et 2. de favoriser la transmission des agents zoonotiques. Notre projet permettra d’évaluer les conséquences de la perte de diversité du microbiote intestinal de la souris domestique liée à l’artificialisation environnementale créée par l’urbanisation. - De comparer les performances des souris porteuses de microbiotes intestinaux sauvages avec celle porteuses de microbiote de laboratoire. Plusieurs articles font état de l’apport des microbiotes intestinaux sauvages dans les expériences étudiant l’immunité des souris, notamment en vaccinologie. L’utilisation de souris porteuses de microbiote sauvages est aujourd’hui posée lors des essais précliniques. Notre projet permettra de tester l’impact de ces microbiotes sur d’autres phénotypes cruciaux dans d’autres domaines de recherche (comportements, activité physique, métabolisme) ainsi que sur la résistance aux parasites et pathogènes et aux co-infections. Si, nos résultats montrent effectivement une différence entre microbiotes intestinaux sauvages et de laboratoire, ils pourront également nous permettre de comprendre si la diversité du microbiote intestinal est impliquée dans ces performances et si certaines espèces ou groupes d’espèces bactériennes sont impliquées dans ces gains de performances.

Procédures

Sur les souris sauvages un maximum de 3 prélèvements sanguins sera réalisé sur animaux vigiles. Les mâles seront stérilisés chirurgicalement avant d’être accouplés avec des femelles. Des embryons de souris de laboratoire seront transférés par chirurgie chez ces femelles. Ces interventions seront réalisées sous anesthésie générale et ne dépassent pas 30 minutes. Les animaux subiront des tests non invasifs d’activité motrice (3 fois 5 minutes) et de comportement (3 fois 5 minutes). Ils seront ensuite hébergés individuellement pendant 3 semaines pour l’étude de leur activité physique spontanée sur roues. En fin d’expérience, un parasite intestinal et/ou une bactérie seront administrés oralement par abreuvement spontané des souris au biberon contenant les bactéries. Un prélèvement sanguin sera réalisé (30 secondes) une fois par semaine sur ces souris infectées afin d’évaluer l’intensité de la réponse immunitaire soit 3 prélèvements au total.

Impact sur les animaux

La méthode de transfert de microbiote utilisée nécessite des interventions chirurgicales sur quelques individus sauvages, notamment la vasectomie, et le transfert d’embryons de souris de laboratoire. Ces procédures peuvent entrainer des nuisances post opératoires (douleur, et dans de très rares cas fièvre, infection). Les expériences de phénotypage des comportements, de l’activité physique, et du métabolisme peuvent induire un léger stress. L’infection par un parasite intestinal semble être sans réel effet sur le bien-être des souris d’élevage. En revanche, l’infection par ingestion d’un pathogène bactérien, peut induire des nuisances plus importantes. De plus, lors des expériences d’infections, des prises de sangs seront réalisées régulièrement afin de mesurer l’efficacité de la réponse immunitaire, ce qui induit des souffrances légères de courte durée aux animaux.

Devenir

Durant la dernière expérience du protocole, les souris sont infectées par un pathogène et/ou un parasite intestinal, et des prélèvements d'organes devront être réalisés sur ces individus. Ces individus devront donc être euthanasiés.

Remplacement

Le projet vise à étudier l’impact des Microbiotes intestinaux sauvages sur les phénotypes de la souris hôte. Le remplacement n’est pas possible car il n’est pas possible d’utiliser un modèle in vitro ou informatique capable de modéliser des interactions biologiques aussi complexes.

Réduction

Nous avons pour objectif de réaliser ce projet en suivant la recommandation d’étudier les deux sexes, tout en réduisant au maximum le nombre d’individus utilisés et cela sans compromettre la puissance statistique de nos analyses. La personnalité des individus, l’effet du sexe et l’effet du microbiote intestinal, sont des facteurs qui augmentent la variabilité des résultats. Selon des données préliminaires, réaliser nos expériences avec des groupes de 12 individus, permettra d’avoir des données suffisamment robustes pour être exploitées statistiquement. Par ailleurs, le fait d’étudier les mêmes individus dans l’ensemble des expériences (mesure du comportement, de l’activité physique, de l’efficacité du métabolisme et de la résistance aux infections), plutôt que des individus différents pour chacune des expériences, permet de réduire considérablement le nombre d’individus utilisés.

Raffinement

Le bien-être animal sera au centre de notre projet. Un suivi régulier sera appliqué dès le début de nos expérimentations. Une grille de score/suivi sera mise en place. Concernant l’accueil des souris sauvages en conditions d’élevages, elles recevront un enrichissement supplémentaire au sein des cages (batônnets de bois à ronger, igloos en carton pour permettre la nichée que les individus sauvages affectionnent particulièrement), afin de prendre en compte leur caractère sauvage / non habitué aux conditions d’élevage. Pour les chirurgies décrites dans le projet, les animaux seront placés sur tapis chauffant dès l’endormissement (anesthésie) et jusqu’au réveil. Une analgésie est prévue avant la chirurgie et pendant le post-opératoire. De l’onguent ophtalmique sera déposé sur les yeux afin d’éviter le dessèchement de la cornée. Le suivi post opératoire permettra de prendre en charge les douleurs potentielles subies par l’animal. Une surveillance accrue de la souffrance des animaux sera également réalisée pendant l’expérience d’infection expérimentale. En cas de souffrance trop importante (estimée grâce à grille d’évaluation), les souris seront euthanasiées.

Choix des espèces

Le modèle souris est choisi car il est le modèle de prédilection pour l’étude du microbiote intestinal en conditions contrôlées. C’est également le modèle biologique utilisé par les différents membres du consortium de laboratoires amenés à exploiter les données de ce projet. Enfin, les MI sauvages préalablement collectés sont des MI de souris. Des mâles et femelles juvéniles (4 semaines) seront utilisées pour le transfert de microbiote par gavage. Après 6 semaines supplémentaires, ces femelles porteuses du MI greffé, seront mises en présence d’un mâle de manière à produire une descendence. Ainsi à la naissance des petits, la composition du MI greffé sera stabilisée et le MI transmis dès leur naissance. Dans toutes les autres procédures, seuls des individus adultes seront utilisés (à partir de 12 semaines).