Procédures légères
Mécanismes de la plasticité des centres auditifs après une perte auditive et effets de certaines drogues pour restaurer un niveau d’inhibition centrale
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
- Système nerveux
210 cobayes vont être utilisés, dont 90 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, chacun exposé à un bruit de une à quatre heures destiné à abîmer son audition. Quatre-vingt-dix d'entre eux subissent six à huit heures d'enregistrement cérébral sous anesthésie, ou la pose d'un porte-électrode suivie de séances de deux heures deux fois par semaine pendant un mois, avec un risque d'arrachement du bloc de ciment fixé sur leur crâne. Tous sont tués pour prélever la cochlée et le cerveau. Le bénéfice annoncé, traiter un jour les acouphènes et l'hyperacousie chez l'être humain, reste renvoyé au long terme, alors que la perte auditive infligée aux cobayes est le point de départ du protocole.
Objectifs
La perte d’audition entraîne deux conséquences principales. La première est de rendre la compréhension de la parole difficile, voire impossible dans les cas les plus sévères. La deuxième est de provoquer des changements dans le fonctionnement du cerveau, en particulier dans les zones qui traitent les sons (les centres auditifs). Ces changements peuvent être à l’origine de troubles gênants comme les acouphènes (perception de sons inexistants, par exemple des bourdonnements) ou l’hyperacousie (perception exagérée ou douloureuse des sons). L’objectif de notre projet est de mieux comprendre ces changements cérébraux après une perte auditive. Nous nous intéressons à une protéine particulière, appelé KCC2, qui joue un rôle essentiel dans le bon fonctionnement des neurones inhibiteurs du cerveau. Nos travaux précédents ont montré qu’après une perte auditive liée à un traumatisme sonore, cette protéine est moins présente dans les neurones des centres audifis, ce qui pourrait provoquer une activité anormale des neurones. Dans ce projet réalisé sur le cobaye (modèle animal dont le système auditif est proche de celui de l’humain), nous allons étudier à quel niveau de perte auditive ces changements apparaissent, et comment ils influencent l’activité des neurones. Nous étudierons aussi comment cela se reflète dans l’activité spontanée des neurones (hypothèse potentielle liée aux acouphènes) ou dans l’activité provoquée par un son (hypothèse potentielle liée à l’hyperacousie). Enfin, nous testerons des substances capables d’augmenter la présence ou l’efficacité des KCC2, pour voir si elles peuvent réduire ces troubles auditifs.
Bénéfices attendus
Ce projet présente un double objectif. Le premier est de mieux comprendre comment le cerveau se réorganise après une perte d’audition, en s’intéressant à un transporteur particulier appelé KCC2, qui joue un rôle clé dans l’équilibre de l’activité des neurones. Le second objectif est de tester des molécules suceptibles de de rétablir le bon fonctionnement de ces KCC2. À plus long terme, l’idée est que ces traitements pourraient aider à réduire ou supprimer des troubles auditifs très invalidants, comme les acouphènes (bourdonnements ou sifflements perçus sans son extérieur) et l’hyperacousie (hypersensibilité douloureuse aux sons), qui seraient liés à une activité excessive des neurones.
Procédures
Les interventions consistent en : - des expositions sonores de 1 à 4 h (210 animaux, éveillés), - des tests auditifs rapides sous anesthésie générale (210 animaux, ≈20 min), - des enregistrements ponctuels dans le cerveau plus longs (90 animaux, 6–8 h, sous anesthésie générale), - La mise en place d’un porte électrode pour des suivis chronique (90 animaux, 1h30, sous anesthésie générale) - des suivis chroniques avec électrodes implantées dans le cerveau (90 animaux, 2 h par séance d’enregistrement pendant 1 mois) - la collecte finale des tissus cérébraux et des cochlées (210 animaux, ≈30 min, sous anesthésie ou après euthanasie). - des injections intrapéritonéales de composés chimiques capables de renforcer l’action des KCC2 ou son expression, pour tester leur efficacité dans la réduction des troubles auditif (180 animaux, 15secondes)
Impact sur les animaux
- Stress lié à la manipulation des animaux ou la perte auditive. - Perte auditive du au traumatisme sonore - Mesure des réponses auditives du tronc cérébral (30min/animal), et enregistrements électrophysiologique aigu (6 à 8h/animal) sont réalisés sous anesthésie générale - La mise en place d’un porte électrode pour des enregistrements électrophysiologiques chronique se fait sous anesthésie générale (1h30/animal) - Stress pendant enregistrement électrophysiologique sur animal éveillé grâce au porte électrode. Durée 2h/max 2x par semaine (tous les 3-4 jours), animal non contraint - Effets secondaires de l’anesthésie (par exemple déshydratation) - Douleur ou inconfort chronique au niveau du site d’implantation des électrodes (Grattage ou secouement répété de la tête, diminution de la mobilité, baisse d’activité générale). - Risque d’infection au niveau de la zone opérée - Arrachement du chapeau de ciment orthopédique fixant le porte-électrode - 2 injections IP (0,3ml) par semaine pendant 4 semaines des composés pharmacologiques modulant l’activité ou l’expression des KCC2 (aucun effet attendu au niveau comportemental)
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin des procédures afin de pouvoir récupérer les tissus d’intérêts pour notre projet à savoir la cochlée (organe auditif de l’oreille interne) et le cerveau pour des analyses immunohistochimiques.
Remplacement
L’utilisation d’animaux est actuellement indispensable pour ce projet, car nous étudions les réponses neuronales centrales et leurs modifications après une perte auditive. Les effets de molécules pharmacologiques sur ces réseaux sont hautement complexes et non linéaires, ce qui rend les modèles purement informatiques (« in silico ») incapables, à ce jour, de reproduire fidèlement la dynamique réelle du cerveau. Cependant, les données obtenues dans ce projet permettront d’améliorer les futurs modèles informatiques du système auditif. À terme, ces modèles permettront de mieux simuler les conséquences d’une perte auditive et d’anticiper l’effet de traitements potentiels, ce qui réduira progressivement le recours à l’animal.
Réduction
Notre volonté est de réduire au plus juste le nombre d’animaux utilisés pour des raisons éthiques mais aussi pour des raisons de cout. Le nombre d’animaux utilisés dans notre projet est calculé au plus juste, en fonction de notre expérience, de la littérature, des contraintes expérimentales qui sont les nôtres, et des effets attendus, notamment sur l’état d’excitabilité des neurones centraux après une perte auditive (calcul de puissance à partir des résultats déjà obtenus par notre équipe sur le cobaye). Par ailleurs, les calculs de puissance pour ce projet ont été effectués en tenant compte de la taille d’effet anticipée (moyen), afin de garantir la pertinence statistique tout en limitant le nombre d’animaux. Si les premiers résultats montrent des effets importants et clairement détectables, une réévaluation à la baisse du nombre d’animaux sera effectuée. Nous utilisons notamment des tests statistiques non-paramétriques, dits de permutation, qui permettent de tester l’activité neuronale entre deux groupes sans faire aucune hypothèse sur la distribution des données.
Raffinement
Nous mettons tout en œuvre pour limiter au maximum la souffrance et le stress des animaux. Toutes les interventions sont réalisées sous anesthésie générale, complétées par une analgésie locale avant chirurgie, afin d’éviter toute douleur pendant la procédure. Au réveil, les animaux reçoivent des soins attentifs, notamment une alimentation hydratée facile d’accès et une surveillance rapprochée 1 fois par jour pendant les 5 premiers jours. Nous insistons sur le fait que toutes nos procédures sont maitrisées depuis plusieurs années et que la souffrance animale est minimisée. Une partie de nos expériences est réalisée sans réveil des animaux, ce qui élimine tout risque de souffrance post-opératoire. Lorsque les animaux sont implantés avec des électrodes chroniques, une attention particulière leur est accordée, avec une surveillance quotidienne (1 fois par jour durant les 5 jours suivant la chirurgie) de leur état général, de leur poids, de leur comportement et du site opératoire. Nous suivons une grille de points limites prédéfinis qui permet d’identifier rapidement tout signe de douleur ou de détresse (perte de poids, infection, comportement anormal, difficultés à se déplacer). En cas de problème, des mesures correctrices adaptées sont immédiatement mises en place (traitement antidouleur, soins locaux, antibiotiques). Si malgré cela l’animal ne récupère pas, nous procédons à la mise à mort de l’animal afin d’éviter toute souffrance inutile. Enfin, des précautions spécifiques sont prises pour prévenir les complications liées aux implants (protection du dispositif, nettoyage régulier) et pour limiter le stress lors des enregistrements en éveil (habituation progressive, durée limitée des sessions).
Choix des espèces
Le cobaye est l’espèce de choix en audition (même si d’autres espèces sont utilisées) pour deux raisons. La première est que l’audition des cobayes (100 Hz – 32 kHz) est globalement déplacée d’une octave vers les hautes fréquences par rapport à l’audition humaine (50 Hz – 16 kHz). L’audition des cobayes est donc relativement proche de l’audition humaine. La deuxième raison est que l’oreille moyenne et en particulier la fenêtre ronde est aisément accessible chez cette espèce, permettant d’accéder facilement à la cochlée pour différentes applications (stimulation électrique ou ultrasonore de la cochlée, enregistrement de l’activité du nerf auditif, administration de substances ototoxiques etc.). En conclusion, pour les raisons listées ci-dessus, un grand nombre de laboratoires en audition dans le monde utilisent le cobaye. Les données disponibles chez cette espèce représentent donc la justification de l’utilisation de cette espèce pour nos recherches. Nous utiliserons des cobayes Hartley adultes (400–800 g). Ce choix est motivé par le fait que leur système nerveux est arrivé à maturité, ce qui permet d’évaluer les effets d’une perte auditive dans des conditions comparables à celles observées chez l’humain adulte. L’utilisation d’animaux immatures n’est pas appropriée, car leur cerveau est encore en phase de développement et soumis à une plasticité spécifique à cet âge, ce qui biaiserait les résultats. À l’inverse, l’utilisation d’animaux vieillissants introduirait d’autres variables non souhaitées, comme une perte auditive naturelle liée à l’âge (presbyacousie), des comorbidités possibles et une variabilité interindividuelle plus importante
Etude de l’effet de l’exposition à la silice sur le développement d’arthrites dans un modèle murin
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
- Système musculosquelettique
- Système respiratoire
Toutes tuées à l'issue pour prélever poumons, rate, ganglions, sang et articulations, 1 770 souris vont être utilisées, dont 1 510 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et 260 un niveau léger. Elles reçoivent deux injections dans la queue sur animal vigile pour déclencher une arthrite au collagène, une instillation nasale de silice sous anesthésie deux fois par semaine pendant dix semaines, deux prélèvements sanguins et une chirurgie. Le porteur indique que la silice peut entraîner une insuffisance respiratoire sévère et une surmortalité, et que les pattes gonflent au point de gêner les souris pour se nourrir. Il affirme que les expériences in vitro ne démontreraient pas de façon "irréfutable" l'effet de la silice sur une pathologie systémique, et conclut que les deux approches sont "toutes les deux nécessaires".
Objectifs
La polyarthrite rhumatoïde (PR) est une maladie au cours de laquelle les patients développent des arthrites (inflammation des articulations). Elle entraine des douleurs et la destruction progressive des articulations et peut être responsable d’un handicap majeur chez les patients. Il s’agit d’une maladie auto-immune, c’est-à-dire faisant intervenir la production anormale par l’organisme d’anticorps dirigés contre lui-même. Plusieurs facteurs sont impliqués dans la survenue de la PR, notamment des facteurs génétiques et des facteurs environnementaux. Les mécanismes à l’origine de sa survenue ne sont pas bien connus. Des expositions pulmonaires comme l’exposition à la fumée de cigarette ou à la silice (contenue par exemple dans la poussière) sont associées au diagnostic de PR. L’exposition professionnelle à la silice est un facteur de risque reconnu dans le développement de maladies auto-immunes. Au cours de la PR, des anomalies pulmonaires peuvent être observée chez 25 à 50 pourcent des patients. Afin de clarifier les processus mis en jeu, il est essentiel de comprendre les mécanismes impliqués localement. Le but de ce travail est d’identifier les mécanismes impliqués dans la survenue de la PR à la fois au niveau pulmonaire et articulaire. Dans ce contexte, nous étudierons l’effet de la préexposition à la silice sur l’incidence et la sévérité des arthrites et de la réponse immunitaire dans un modèle murin d’arthrite au collagène.
Bénéfices attendus
Ce projet s’inscrit dans la continuité de travaux menés sur la polyarthrite rhumatoïde (PR) ayant montré l’association entre exposition environnementale à la silice et PR. Les mécanismes expliquant ce lien ne sont actuellement pas connus. Ainsi, cette étude a pour objectif d’étudier l’effet d’une pré-exposition à la silice sur la survenue et la sévérité d’arthrites. L’objectif est d’analyser les mécanismes immunologiques impliqués dans les différents compartiments : pulmonaire, sanguin, lymphoïdes secondaires et articulaires. Ceci permettra de mieux comprendre le processus de développement de l’auto-immunité et de l’inflammation qui favorise ensuite le développement d’arthrites et induit la destruction articulaire. Ce projet peut avoir un impact important en rhumatologie. Il permettrait en effet de mieux comprendre le lien entre exposition environnementale et développement de la PR. Elucider les phases d’initiation de la PR est en effet fondamental pour développer des stratégies thérapeutiques précoces et efficaces.
Procédures
Les animaux seront soumis à une induction de la pathologie par des injections répétées sur animal vigile (2 fois par animal sur 3 semaines, moins de 1 minute par acte). Ils seront également exposés à la silice sous anesthésie (2 fois par semaine pendant 10 semaines, moins de 1 minute par acte). Des prélèvements sanguins pourront être réalisés sur animal vigile (2 fois pendant le projet, moins d’une minute par acte). Les animaux subiront une chirurgie sous anesthésie et analgésie (1 fois, 10 minutes).
Impact sur les animaux
Les injections répétées dans la queue des souris peuvent entrainer des blessures à la queue, des irritations ou des saignements minimes. Le développement de l'arthrite chez les souris peut être responsable d'une limitation de leur mobilité. L’exposition à la silice peut générer un stress lié à la manipulation chez la souris. Elle peut entraîner une insuffisance respiratoire sévère et une mortalité plus importante. L’anesthésie peut entrainer une détresse respiratoire ou une surmortalité. Deux prélèvements de sang sont prévus ce qui pourrait entrainer des douleurs légères et un risque d’hématome.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés à la fin de la procédure. Ceci permettra d'effectuer des prélèvements d'organes (poumons, rate, ganglions, sang et articulations) et de réaliser de nombreuses analyses in vitro complémentaires aux résultats cliniques obtenus.
Remplacement
L’objectif de ce projet est d’étudier l’effet de l’exposition à la silice présente dans l’environnement sur le système immunitaire et articulaire. A l’heure actuelle, aucun modèle in vitro ou ex vivo ne permet de reproduire la complexité d’un système impliquant des interactions entre poumon, cellules et organes du système immunitaire et des articulations. Par ailleurs, les expériences in vitro permettraient de démontrer l’activation potentielle de certaines cellules par la silice mais ne mais ne permettraient pas de démontrer de façon irréfutable l’effet clinique de cette molécule sur une pathologie systémique telle que la polyarthrite rhumatoïde. Les approches in vitro et in vivo sont donc complémentaires et toutes les deux nécessaires.
Réduction
Cette étude utilisera un total de 1770 animaux. Le nombre de souris nécessaire pour cette étude est défini sur la base des études précédemment réalisées sur le modèle d’arthrite au collagène. Le nombre d’animaux par groupe a été determiné pour obtenir un effet statistiquement significatif. Sur les animaux seront prélevés les poumons, le sang, la rate, les ganglions et les pattes afin d’obtenir un maximum d’information sur l’homéostasie immunologique dans les différents tissus et limiter ainsi la répétition d'expériences.
Raffinement
Toutes les procédures seront réalisées dans le respect total des règles du raffinement. Les conditions d’hébergement sont conformes à la règlementation en vigueur pour l’espèce concernée . Une période d’adaptation est respectée avant le début de la procédure pour réduire le stress des animaux lié à leur transport. Toutes les conditions sont réunies pour prendre en compte la douleur des animaux, notamment avec la mise en place d'une anesthésie. Des points limites ont été définis pour limiter la souffrance des animaux sans remettre en cause les objectifs du projet et les données obtenues. Les animaux sont suivis quotidiennement par les animaliers. Durant toute la procédure, les conditions de soins et les méthodes utilisées ont été choisies pour réduire le plus possible toute souffrance qu’auraient pu ressentir les animaux. Dès les premiers signes cliniques (gonflement de la patte injectée), des aliments sous forme de granulés seront placés directement dans la cage pour faciliter la prise de nourriture des souris. Les injections seront réalisées après anesthésie locale par cryoanesthésie. Concernant l'instillation nasale de silice, celle-ci sera réalisée sous anesthésie gazeuse. Ce type d’anesthésie est de courte durée et l'instillation n'entraîne aucune lésion trachéale, ni de douleur particulière au réveil de l'animal. Les souris seront ensuite surveillées jusqu'à leur réveil complet. En fin de procédure, lors de l'anesthésie précédant l’euthanasie, la profondeur d'anesthésie sera vérifiée via l’observation des signes suivants: le relâchement des muscles, la perte du réflexe de retrait sur les deux pattes et la queue, la perte du réflexe palpébral, une respiration calme.
Choix des espèces
Nous avons décidé d’utiliser l’arthrite expérimentale au collagène de la souris qui est le modèle animal le plus utilisé pour établir un effet thérapeutique dans la polyarthrite rhumatoïde. L’induction des arthrites se fera sur des animaux de 11semaines après une préexposition à la silice. Les scores cliniques d'arthrite seront évalués pendant 3 à 8 semaines après l'induction. Le stade de développement des animaux est déterminé par la maturation du système immunitaire. Avant 8 semaines, le système immunitaire n'est pas assez mature pour répondre correctement à l'immunisation. A partir de 12 semaines, la capacité des souris à développer des arthrites décroit avec l'âge.
Développement et évaluation de méthodes pour le suivi de l’infection de puces par Yersinia pestis
- Protection de l’environnement
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Oncologie
Pour mettre au point des méthodes plus rapides de suivi de l'infection des puces par le bacille de la peste, 4 113 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Ce sont des souriceaux de 2 à 5 jours, exposés une heure sans contention au contact de puces qui se nourrissent de leur sang. Pour l'entretien des colonies d'insectes, plus de 1 000 puces s'alimentent en même temps sur un même souriceau, ce qui provoque une perte de sang massive, une perte de conscience puis la mort. Le porteur retient ce stade parce que la peau est fine et le système nerveux encore immature, et qualifie la douleur possible d'"intense mais très transitoire", tout en classant l'ensemble du projet en souffrance légère et modérée.
Objectifs
La peste, maladie vectorielle grave transmise par les puces, demeure un enjeu majeur de santé publique à l’échelle internationale. Elle est aujourd’hui absente du territoire français mais une réémergence en Europe reste possible en lien avec les changements climatiques et la mobilité des populations et des animaux. Les méthodes actuelles de suivi expérimental de l’infection des puces par le bacille de la peste sont complexes, longues à maîtriser et coûteuses, ce qui freine les études et la reproductibilité. Ce projet vise à développer et valider deux outils complémentaires afin de faciliter ces travaux. Le premier est une méthode simplifiée, rapide et moins coûteuse pour quantifier la charge bactérienne au cours de l’infection chez la puce avec une évaluation comparative aux méthodes de référence. Le second établira une méthode opérationnelle de diagnostic de l’état infectieux des puces, facile à apprendre et à mettre en œuvre par du personnel non spécialiste, permettant de classer de manière fiable les individus pour les études de transmission.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de développer des méthodologies d’analyse et de suivi de l’infection des puces plus rapidement maîtrisables, moins coûteuses et faciles à mettre en œuvre sans formation spécialisée. Ces avancées accéléreront les recherches sur la peste et contribueront, à terme, au développement de stratégies de lutte plus efficaces. Les approches proposées sont conçues pour être transposables à l’étude d’autres vecteurs impliqués dans la transmission de pathogènes, élargissant ainsi la portée du projet au-delà du seul cadre du bacille de la peste.
Procédures
Les animaux seront exposés une seule fois au contract de puces pendant une durée d'une heure.
Impact sur les animaux
L’exposition aux puces peut entraîner deux types de nuisance. D’une part, les piqûres elles-mêmes, atténuées par les propriétés analgésiques et anti-inflammatoires de leur salive. D’autre part, la perte sanguine liée à l’alimentation des insectes. Lors d’expositions avec un nombre limité de puces, la quantité de sang prélevée demeure faible et n’entraîne pas d’effet physiologique observable dans nos conditions. A l’inverse, lors du nourrissage de colonies établies sur souriceaux, l’alimentation simultanée d’un très grand nombre de puces provoque une perte de sang importante, conduisant rapidement à une perte de conscience puis au décès très rapide. Dans ce contexte, la phase consciente est brève et la perception nociceptive potentielle reste transitoire.
Devenir
Quel que soit la procédure, les animaux ne seront pas maintenus en vie après leur utilisation. Leur prise en charge en fin de protocole est strictement encadrée et conforme aux exigences sanitaires et réglementaires en vigueur, afin d’éviter tout risque de contamination croisée et de garantir la sécurité des installations expérimentales.
Remplacement
A ce jour, il n’existe aucun modèle in vitro capable de reproduire le cycle biologique complet des puces ni leurs interactions physiologiques avec un hôte. Les puces sont des insectes hématophages stricts, et la prise de repas sanguin constitue un déclencheur physiologique essentiel à leur développement, leur reproduction et leur ponte. Ce processus dépend non seulement de la disponibilité du sang, mais aussi de signaux sensoriels et hormonaux issus du contact avec un hôte vivant. L’utilisation de systèmes artificiels de nourrissage, comme des membranes synthétiques, reste inadaptée à notre contexte expérimental. Ces dispositifs ne permettent ni une alimentation efficace ni une reproduction stable chez les espèces ciblées ici. Ils exposent également les puces à des anticoagulants et à des contaminations bactériennes ou fongiques, nécessitant l’ajout d’antimicrobiens qui altèrent leur physiologie et compromettent la validité des données. Enfin, il n’existe actuellement ni lignée cellulaire, ni modèle substitutif permettant de reconstituer ex vivo les interactions complexes entre la puce et son hôte.
Réduction
L’utilisation de souriceaux permet de nourrir un grand nombre de puces tout en mobilisant un nombre réduit d’animaux. Un seul souriceau remplace le volume sanguin fourni par 4 à 5 souris adultes dans un système artificiel équivalent, ce qui contribue significativement à la réduction du nombre total d’animaux utilisés. Nous avons aussi choisi de travailler avec une souche de puce dont le cycle biologique permet un nourrissage bihebdomadaire, contrairement à d’autres espèces qui nécessitent un nourrissage tous les deux jours à minima. Ce choix permet de réduire sensiblement le nombre de souriceaux requis. Par ailleurs, notre expérience montre qu’il est possible d’interrompre un nourrissage une semaine par mois sans compromettre la survie des colonies, ce qui permet de réduire le nombre total d’animaux utilisés pour leur maintien. Concernant les images nécessaires au développement de la méthode de diagnostic visuel, les puces saines photographiées seront systématiquement remises dans l’élevage après prise de vue. Elles pourront ainsi être réutilisées ultérieurement pour des infections expérimentales, évitant d’utiliser des animaux supplémentaires pour générer deux types d’images (puces saines et infectées).
Raffinement
Plusieurs mesures ont été intégrées pour minimiser la contrainte associée aux nourrissages. Les souriceaux seront exposés sans contention, pendant une durée limitée à une heure. Ce choix contribue au raffinement en réduisant stress et douleur. Les stades utilisés (2 à 5 jours) correspondent à une période de développement où la perception nociceptive est présente, mais encore partiellement intégrée, ce qui limite la réponse comportementale complexe. Des observations seront menées pendant et après l’exposition afin de détecter tout signe de souffrance (vocalisation, évitement, apathie). Enfin, les puces injectant naturellement des molécules salivaires aux propriétés analgésiques et anti-inflammatoires, cette particularité constitue une forme de raffinement biologique supplémentaire. Des points limites adaptés ont été définis pour chaque procédure afin de permettre l’identification précoce de signes de souffrance justifiant l’interruption de l’expérimentation et l’euthanasie immédiate de l’animal.
Choix des espèces
L’espèce choisie est la souris (Mus musculus), qui constitue un hôte naturel ou compatible pour de nombreuses espèces de puces ciblées par le projet. Elle est couramment utilisée pour le nourrissage de puces en contexte expérimental,, sa physiologie bien connue, et sa compatibilité avec les besoins alimentaires des puces en font un choix scientifiquement pertinent et largement validé pour ce type de protocole. Souriceaux âgés de 2 à 5 jours. Il s’agit du stade privilégié pour les nourrissages expérimentaux. A ce stade, les souriceaux sont glabres, leur peau est fine, et leur système nerveux est encore en développement. Bien que la perception nociceptive soit présente dès la naissance, son intégration centrale est partielle, ce qui limite la réponse comportementale complexe. Lorsqu’ils sont exposés à un grand nombre de puces (>1000), l’exsanguination entraîne une perte rapide de conscience suivi du décès rapide. La perception nociceptive potentielle est intense mais très transitoire, et ne s’accompagne d’aucun signe comportemental prolongé. Par ailleurs, l’utilisation de souriceaux permet de réduire significativement le nombre total d’animaux utilisés: un seul individu alimente les puces alors qu’il faudrait 4 à 5 souris adultes nécessaires pour obtenir un volume sanguin équivalent lors d’un nourrissage artificiel. La faible pilosité des souriceaux permet également de limiter les risques de fuite des insectes, ce qui sécurise la procédure. Ces animaux seront exposés sans contention, pendant une durée maximale d’une heure, ce qui réduit le stress. Ce stade est également optimal pour les puces, en raison de la vascularisation cutanée. Leur utilisation répond donc à la fois aux objectifs scientifiques et au principe de raffinement.
Impact de l’activation immunitaire maternelle sur les infections congénitales par le cytomégalovirus – MODIFICATION
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système nerveux
Une injection chez la rate gestante, un prélèvement de sang trois heures plus tard, puis une opération de trente à quarante-cinq minutes sous anesthésie générale pour atteindre les embryons et injecter le cytomégalovirus dans leur cerveau. Les ratons naissent, sont tatoués aux pattes le premier jour, pesés et testés chaque jour pendant deux semaines par le réflexe de retournement et celui d'éloignement du vide, le porteur ayant déjà observé chez eux des hyperextensions des membres et des crises d'épilepsie généralisées déclenchées par la manipulation. Vers le trentième jour, certains reçoivent une électrode implantée sous anesthésie et sont enregistrés trente minutes éveillés, d'autres passent à l'âge adulte des tests d'anxiété, de mémoire spatiale et de sociabilité. 1 828 rats sont concernés, dont 120 dans des procédures d'un niveau de souffrance sévère, les mères étant tuées faute de pouvoir être réutilisées et la descendance mise à mort pour analyses. L'ajout de deux traitements à étudier a fait passer l'effectif déclaré de 996 à 1 828 animaux.
Objectifs
Les infections congénitales à cytomegalovirus (CMV) concernent environ 1% des naissances et représentent une cause majeure de troubles du développement cérébral, pouvant notamment causer surdité, paralysie cérébrale, épilepsie, déficience intellectuelle, etc. Une influence sur la survenue ultérieure d'autisme ou de schizophrénie a aussi été évoquée. En dépit de leur fréquence et de leurs conséquences médicales et socio-économiques, les mécanismes des troubles neurologiques liés aux infections congénitales au CMV restent peu étudiés et mal connus. Ainsi, les options préventives et thérapeutiques restent limitées. L’étude de modèles animaux pertinents, notamment chez le rongeur, et utilisant les CMVs spécifiques de ces espèces, représente une approche indispensable pour appréhender ces mécanismes évolutifs, liés aux développements respectifs du système immunitaire cérébral et des réseaux neuronaux, et à leurs interactions réciproques, dans un contexte ou gestation et statut immunitaire maternel doivent aussi être pris en compte. L'objectif principal de ce projet est d'explorer chez le rat l'impact de l’immunité maternelle sur les conséquences de l'infection du cerveau en développement par le CMV, à différents niveaux d’analyse : aux niveaux moléculaire et cellulaire, au niveau des conséquences neurologiques pendant la période postnatale précoce, et à plus long terme sur la cognition, le comportement et la survenue d'activités épileptiques. MODIFICATION : L’étude de deux traitements supplémentaires nécessite une modification du projet initial, avec l’ajout de 832 animaux.
Bénéfices attendus
Les infections congénitales à cytomegalovirus (CMV) concernent environ 1% des naissances et représentent une cause majeure de troubles du développement cérébral, avec des conséquences médicales sévères et un impact socio-économique important. Cependant, les mécanismes restent mal compris et peu abordés, et l'impact à long terme notamment reste mal connu. De ce point de vue, notre projet doit apporter des informations importantes pour apprécier ces conséquences, tout en ouvrant la possibilité de les prévenir en ciblant des altérations précoces du cerveau en développement.
Procédures
Une injection périphérique est pratiquée chez des femelles gestantes puis un prélèvement sanguin est réalisé 3h après l’injection. Après plusieurs jours de récupération, les mêmes femelles sont opérées sous anesthésie générale, afin d’accéder aux embryons et d’injecter le CMV dans les cerveaux embryonnaires. Dépendant du nombre d’embryons, la chirurgie dure de 30 à 45 minutes ; le muscle et la peau sont suturés. Au premier jour postnatal, les ratons d’une même portée sont tatoués au niveau des pattes avant et/ou arrière, et suivis quotidiennement pendant les deux premières semaines de vie (mesures de masse corporelle, réalisation de tests sensorimoteurs (test du réflexe de retournement lorsque l’animal est placé sur le dos, test du réflexe d’éloignement du vide lorsque la tête de l’animal est dans le vide, l’animal étant posé sur une plateforme élevée d’environ 8 cm), observation de la survenue de crises généralisées d’épilepsie) ; chaque session de tests dure environ 2-3 minutes. Autour du 30e jour postnatal, une chirurgie sous anesthésie générale est réalisée sur certains animaux pour implanter une électrode permettant d’enregistrer les activités corticales précoces. Ces enregistrements sont réalisés chez l’animal éveillé pendant environ 30 minutes, puis sous anesthésie générale légère pendant au maximum 2 heures. Au stade adulte, d’autres animaux sont évalués au cours de test cognitifs et comportementaux non-invasifs, sans restriction d'eau ni de nourriture (anxiété, reconnaissance et mémoire spatiales, sociabilité). Des sessions d’entrainement sont réalisées afin de minimiser le stress. Une fois ces tests terminés, une chirurgie sous anesthésie générale est réalisée sur certains animaux pour implanter un système sans fil permettant d’enregistrer les activités corticales. Ces explorations fonctionnelles (durée 72h) sont réalisées une semaine après la chirurgie chez l’animal vigile en activité dans sa cage. MODIFICATION : Deux traitements supplémentaires visant à éliminer un type cellulaire précis dans les cerveaux en développement sont pratiqués mais ils ne modifient pas les nuisances décrites ci-dessus : d’une part, un composé ajouté à la nourriture est administré pendant 4 jours consécutifs aux femelles gestantes ; d’autre part un composé est mélangé au CMV pour injection dans les cerveaux embryonnaires.
Impact sur les animaux
Le composé injecté aux femelles gestantes peut déclencher une réaction transitoire (hyperthermie, hypoactivité, et hypophagie) qui se normalise après 24h. Un prélèvement sanguin est réalisé à 3h post-injection. Après plusieurs jours de récupération, ces mêmes femelles sont opérées sous anesthésie générale pour accéder aux embryons et réaliser des injections dans les cerveaux embryonnaires. L'anesthésie des femelles gestantes peut engendrer des dépressions respiratoires, une hypothermie, une déshydratation. La chirurgie elle-même peut engendrer de rares et faibles hémorragies vaginales, des avortements partiels, une inactivité, une perte de poids, une inflammation des sutures. Les femelles gestantes sont isolées lors de la période post-opératoire jusqu’à la mise bas. Leur bien-être après chirurgie est évalué quotidiennement par des mesures de paramètres cliniques, comportementaux ou biologiques. La majorité des femelles gestantes (>97%) récupèrent très bien après la chirurgie et la gestation se poursuit jusqu’à la mise bas. Chez les ratons nés après l’infection cérébrale au CMV in utero, un ensemble de phénotypes est attendu. Leur suivi quotidien au cours des deux premières semaines de vie postnatale a mis en évidence la survenue : d'hyperextension des membres inférieurs ; de crises d'épilepsie généralisées tonico-cloniques déclenchées par la manipulation ; d’un défaut de développement de réflexes sensorimoteurs évalués par le test d'éloignement du vide et le test de retournement. A plus long terme, nous anticipons des altérations fonctionnelles et comportementales chez les rats infectés par le CMV in utero, e.g. des activités épileptiques spontanées, des troubles du cycle veille/sommeil, des troubles cognitifs (mémoire spatiale) et des troubles de la sociabilité, mais cela doit être exploré et validé.
Devenir
Les femelles sont euthanasiés car elles ne peuvent pas être réutilisées. La descendance est mise à mort pour analyses post mortem.
Remplacement
Les mécanismes neuropathologiques des infections congénitales par le CMV reposent sur des interactions développementales multiples, entre la dynamique de l'infection virale elle-même, celle des réseaux neuronaux, et celle du système immunitaire cérébral, ceci dans un contexte de grossesse et d'un statut immunitaire maternel modifié. Il est évident que la plupart de ces évènements, leur évolution, ainsi que leur complexité et leurs relations réciproques, ainsi que leurs conséquences à long terme comme envisagé dans le projet, ne peuvent être modélisés in vitro y compris en utilisant des cérébroïdes, et encore moins in silico. Cette constatation est évidente pour les études cognitives et comportementales. Une partie de nos expériences d'enregistrements des activités épileptiques sera réalisée in vitro (coupes cérébrales), afin de réduire l’expérimentation sur l’animal vivant.
Réduction
Nous avons basé le nombre minimal d'animaux nécessaires sur la base de nos résultats antérieurs, et sur des calculs classiques de puissance statistique pour les tests les plus usuels. Nous optimisons la réduction des animaux utilisés de plusieurs manières : - chaque gestation et tous les embryons injectés in utero sont utilisés. - par ailleurs, le principe de réduction sera appliqué, car un animal jeune adulte passera à la fois les tests cognitifs et comportementaux, puis les enregistrements EEG ; les tissus cérébraux étant prélevés à l'issue de ces analyses. Ceci aura de plus l'avantage de permettre d'établir d'éventuelles corrélations entre plusieurs anomalies chez les mêmes animaux ayant passé l'ensemble des tests.
Raffinement
Le bien-être des animaux est évalué par des mesures de paramètres cliniques, comportementaux ou biologiques adaptés, y compris les weekends et jours fériés, qui sont consignées dans un registre (avec une fiche de suivi post-opératoire pour les femelles gestantes, qui permet d'établir un score, et une fiche de suivi des cohortes de ratons injectés au CMV). Chaque rate et sa portée est hébergée dans une cage avec nourriture et eau à volonté. L’environnement est enrichi avec des matériaux souples (papier foisonnant, litière en carrés de cellulose vierge) et un tunnel en carton permettant la confection d’un nid. Les femelles gestantes subissent une intervention chirurgicale réalisée sous anesthésie générale, sur un tapis chauffant. Le rythme respiratoire des animaux est surveillé en permanence, et une injection intra-péritonéale de sérum physiologique est réalisée en fin d’intervention. Après leur réveil, les femelles sont placées sur un tapis chauffant pendant au moins 30 minutes. Un suivi post-chirurgical est réalisé : surveillance de la cicatrisation (nettoyage de la plaie et nouvelles sutures si détérioration), d’absence d'hémorragie vaginale, de la mise bas (euthanasie si retard de la mise bas supérieur à 24h), de la perte de poids (euthanasie si > à 20%), de l'hypothermie (froid au touché), des signes de douleur (prostration, agressivité, absence de réaction aux stimuli). En fonction du score obtenu, une injection d'analgésique ou d’anti-inflammatoire peut être pratiquée. Les ratons sont également suivis avec notamment une surveillance de leur état général et de leur prise de poids, et de l’apparition des phénotypes caractéristiques de notre modèle. Ces mesures sont quotidiennes pendant les 2 premières semaines postnatales. Au delà, seul le poids sera mesuré, d’abord quotidiennement jusqu’au 20e jour postnatal, puis 1 fois par semaine jusqu’au sevrage (au 30e jour postnatal). Ensuite, les animaux seront regroupés par sexe à 2-3 individus par cage dans un environnement enrichi (rouleaux de papier foisonnant et tunnel en carton). Le poids sera suivi une fois par semaine. Au stade adulte, les tests comportementaux seront effectués, ils seront précédés de plusieurs sessions d’habituation pour minimiser les effets du stress.
Choix des espèces
Les animaux que nous utilisons, en l'occurrence les rats, sont des rongeurs de petite taille et d’élevage facile, avec une gestation d'une durée adaptée aux exigences des travaux de recherche. Ils possèdent un système nerveux central dont le développement présente de nombreuses similitudes avec celui du système nerveux humain, et dont l’organisation, certes simplifiée, est cependant suffisamment complexe pour être représentative. D'une manière générale, ils constituent des modèles de choix pour l’étude des mécanismes pathologiques du développement cérébral. Le rat est particulièrement adapté à des études électrophysiologiques, cognitives et comportementales. Dans le projet présenté ici, le choix de l'espèce est aussi orienté par l'utilisation d'une souche de cytomégalovirus de rat recombinante, car les cytomégalovirus, y compris ceux de rat, sont spécifiques d'espèce. Les rates gestantes seront âgées d'environ 10 semaines à 6 mois. Les infections in utero seront réalisées au début du dernier tiers de gestation, ce stade d'infection tenant compte de l'état de développement cérébral, d'impératifs méthodologiques, et conduisant à reproduire les conséquences neurologiques postnatales rappelant la pathologie humaine modélisée ici. L’étude des activités épileptiformes in vitro sera réalisée autour du 15e jour postnatal, période classique où le cerveau immature, correspondant à la période néonatale chez l'homme, présente une plus forte susceptibilité aux activités épileptiques. Les enregistrements des activités corticales précoces seront réalisés autour du 30e jour postnatal, une période classiquement utilisée pour ce type d’enregistrements. La recherche d'effets à plus long terme du CMV sera réalisée chez des jeunes rats (40e jour postnatal et au delà), permettant la réalisation efficace de tests cognitifs et comportementaux, ainsi que des enregistrements électro-encéphalographiques sur plusieurs jours consécutifs.
Phenotypage fin de brebis laitières pour une sélection sur la réduction de l’impact environnemental des émissions de gaz à effet de serre (GES) de l’élevage ovin laitier – MODIFICATION
- Recherche appliquée
- Alimentation animale
Réduire les émissions de méthane de l'élevage ovin laitier passe ici par la sélection génétique, en repérant les brebis qui en produisent le moins pour orienter la reproduction de la race Lacaune. 550 brebis vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance léger. Chacune est isolée cinquante minutes dans une chambre d'accumulation pour mesurer ses gaz, et 360 d'entre elles subissent deux intubations à six semaines d'intervalle pour prélever du liquide de rumen, geste que le porteur reconnaît stressant pour les jeunes brebis, avec un risque de lésion de la bouche. Toutes poursuivront ensuite leur carrière de production dans l'élevage.
Objectifs
Le projet de phénotypage fin a pour objectif général de quantifier le méthane et le dioxyde de carbone émis par les fermentations dans le rumen des brebis laitières et d’estimer la faisabilité d’une sélection, soit à partir d’une mesure directe des quantités de gaz produits, soit sur des mesures indirectes de ces émissions à partir des spectres du lait ou de bactéries présentes dans le rumen.
Bénéfices attendus
L’impact environnemental des ruminants est largement documenté : nous savons que les rations fourragères impliquent une augmentation des émissions des gaz à effet de serre, du fait de fermentations ruminales accrues. Les études génétiques sur des bovins et des ovins allaitants montrent que les émissions de gaz à effet de serre sont héritables : 15 à 30 % de la variabilité est d’origine génétique. En revanche, aucune publication ne fait référence à l’héritabilité du méthane émis par les ovins laitiers, et ni à la possible prédiction de ce méthane à partir des spectres du lait ou du microbiote ruminal. Notre projet apportera des premières estimations de paramètres génétiques des émissions de gaz à effet de serre pour les ovins laitiers, nourris de deux régimes alimentaires différents. Une recherche de gènes à effet majeur sur la production de méthane pourra aussi être conduite. De plus, les potentiels prédicteurs (spectres laitiers ou microbiote du rumen) seront disponibles pour quantifier leur capacité prédictive, car il est peu probable de pouvoir réaliser à terme des mesures de méthane émis chez tous les sélectionneurs Lacaune. Enfin, des premières estimations de différences d’efficience alimentaire d’animaux divergents pour leurs émissions de méthane permettront d’identifier des liens entre ces 2 groupes de caractères. Par ailleurs, la pertinence de l’application en ovin laitier des équations de prédiction bovine des gaz émis à partir des spectres du lait sera objectivée.
Procédures
MODIFICATION Sur l'ensemble du projet, 360 brebis seront concernées par des prélèvements de fluide ruminal et de fèces : chaque prélèvement dure moins d’une minute par animal. Chaque animal aura 2 prélèvements de fluide ruminal, espacés de 6 semaines. Ces prélèvements se font sur animaux vigiles.
Impact sur les animaux
Les nuisances possibles sur l’ensemble des animaux sont une peur à entrer dans la chambre PACs : l’animal apeuré peut être agité, ou très abattu, voulant faire demi-tour. Pour la collecte du jus de rumen, l'intubation des primipares peut être stressante : l’animal peut se débattre ou être lésé au niveau de la bouche lors de l'intubation. La mise aux portillons individuels pour contrôler l’alimentation nécessite un temps de familiarisation pour certains animaux, afin qu’ils puissent réellement manger à leur faim.
Devenir
Toutes les brebis poursuivront leur carrière de production dans l’élevage.
Remplacement
Notre projet porte sur l’impact environnemental des émissions de GES des élevages ovins laitiers. Les principales émissions de gaz à effet de serre de ces élevages proviennent de la fermentation entérique des ruminants. Les émissions de méthane entériques ont des origines génétiques, microbiennes et alimentaires complexes. Les expérimentations in vitro ont permis de caractériser les fermentations entériques et leur impact sur les émissions de gaz, en particulier en lien avec l’alimentation. Cependant, le microbiote digestif évolue au sein d’un holobionte , et interagit donc avec son hôte. Ce projet a donc pour but d’étudier l’holobionte (l'hôte et ses microbiotes). Les relations existantes entre un microbiote et son hôte sont complexes et en partie d’origine génétique et ne peuvent donc être étudiées que sur des animaux, pour rendre compte de la variabilité individuelle. De plus, nous cherchons des prédicteurs biologiques de ces émissions de gaz : si le microbiote est un possible prédicteur, il est difficile et couteux d’accès. Nous allons donc récupérer les spectres du lait obtenus automatiquement à chaque contrôle laitier officiel et les utiliser comme possibles prédicteurs. Le recours à l’animal ne peut donc être évité.
Réduction
Notre projet repose sur le phénotypage de 550 brebis. Aucun phénotypage des GES n’a déjà été effectué en race Lacaune, donc 550 brebis correspond à l’effectif minimum pour obtenir une précision suffisante pour les estimations d'héritabilités ; les corrélations génétiques entre émission de méthane et autres caractères risquent d'être encore peu précises. De plus, nous bénéficierons des prises de sang effectuées en routine pour le suivi génétique de l’élevage ; le sang des animaux ne sera donc prélevé qu’une seule fois. Les prélèvements de jus de rumen ne seront réalisés que sur un sous-effectif d’animaux (environ 360 animaux) puisque nous nous intéresserons qu’aux jeunes brebis (L1 à L3), sachant que la parité des animaux est un facteur important de la variabilité de la composition du microbiote ruminal.
Raffinement
Tous les animaux seront élevés en lots, dans la bergerie habituelle, sur des aires paillées, y compris le lot de 40 primipares dont l’ingestion individuelle est enregistrée : le maintien en lots permet l’expression des comportements sociaux. Le suivi des animaux est quotidien, par les nombreux passages des animaliers pour un suivi visuel, mais aussi 2 fois par jour lorsque les brebis passent en salle de traite. Chaque portillon étant dédié à un animal, toutes les brebis peuvent se nourrir ad libitum. Le milieu est enrichi avec des brosses et grattoirs. Les mesures d’émissions de gaz nécessitent d’isoler l’animal dans une chambre durant 50 minutes : une notation du comportement des animaux sera enregistrée. Toute agitation ou signe de mal-être induira une sortie anticipée de la chambre respiratoire. Les prélèvements de fluide ruminal ne sont pas des prélèvements habituels en élevage ovin. Néanmoins, le personnel de l’établissement utilisateur a été formé et pratique ce type de prélèvement depuis plusieurs années. Les prélèvements sont effectués sur un temps court avec très peu de contention des animaux, et sont réalisés avec du matériel vétérinaire adapté. Les prélèvements de féces sont des prélèvements occasionnels pour vérifier si les animaux sont parasités. Ils seront pratiqués par le personnel formé à ce type de prélèvement, sans isolement des animaux. Les prélèvements de lait se feront lors du contrôle laitier, sans manipulation supplémentaire de la brebis. A la fin des prélèvements (effectués sur les animaux ayant eu une mesure de méthane), une poignée de granulés est donnée à l’animal pour associer le prélèvement à un évènement positif. Les animaux sont habitués dès leur plus jeune âge au contact humain, et en particulier à être manipulés. Ils font l’objet d’une surveillance visuelle toute particulière au moment des prélèvements et après ceux-ci.
Choix des espèces
L’étude des émissions entériques de gaz à effets de serre est primordiale pour l’espèce bovine qui en est responsable des plus grandes quantités d’émission de GES d’origine animale. L’espèce ovine, même si elle est moins émettrice, présente néanmoins 3 avantages pour étudier le volet génétique de l’impact environnemental de l’élevage des ruminants : des troupeaux avec de grands effectifs (animaux élevés dans les mêmes conditions donc une réduction des facteurs de variation qui perturbent les modèles d’évaluation génétique), une sélection génétique opérationnelle (la sélection génomique est effective en ovins laitiers depuis 2015 en France) et un outil portable de quantification des émissions de gaz. Les chambres portables d’accumulation ou PACs, sont utilisées à des fins de sélection en Nouvelle Zélande et dans plusieurs pays du nord de l’Europe. De plus, sur les ovins laitiers, il est possible de tester simultanément les capacités prédictrices des microbiotes ruminal, fécal et des spectres du lait sur les mêmes animaux. La production de méthane est notamment liée à la quantité ingérée par les ruminants. Or le début et le milieu de la lactation sont des phases qui requièrent le plus d’énergie pour la brebis, d’où le choix de ces stades de production (espacés de 2 mois) où l’ingestion est élevée. La production de méthane est également dépendante du gabarit de l’animal : il convient donc d’étudier des animaux d’âges différents (brebis et primipares). Enfin, les spectres moyen infra rouge de lait étant un possible prédicteur, il est nécessaire que l’étude soit conduite lorsque l’animal est en lactation.
Etude des mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans le développement de méningites bactériennes chez la souris
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
- Système nerveux
Âgées de trois semaines, les souris utilisées servent à reproduire la méningite de l'enfant, et certaines lignées génétiquement déficientes portent un risque accru d'infection. 3 700 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré. Chacune reçoit une injection bactérienne sous anesthésie générale d'environ trois minutes, puis jusqu'à deux injections supplémentaires de trente secondes, le porteur indiquant que l'infection peut provoquer douleur, prostration et retrait du groupe social pendant seize heures au plus. Toutes sont tuées pour prélever leur cerveau et analyser la réponse inflammatoire, seul moyen selon le porteur d'identifier les molécules qui abîment le cerveau au cours de l'infection.
Objectifs
La méningite est une infection du cerveau qui est associée à un taux de mortalité élevé ou laisse chez 30 à 50 % des survivants, des séquelles neurologiques. Lorsqu'un microorganisme envahit le cerveau, une réponse immunitaire est déclenchée afin de combattre l’infection. Cependant,cette réponse peut aussi causer des dommages au cerveau responsable en partie des séquelles neurologiques. Notre objectif est de caractériser la réponse immunitaire du cerveau lors de l’infection et d’identifier des molécules inflammatoires qui pourraient jouer un rôle néfaste sur le cerveau.
Bénéfices attendus
L'identification de ces molécules inflammatoires impliquées dans les dommages au cerveau lors de la méningite accélérera le développement de thérapies visant à réduire les séquelles neurologiques à long terme.
Procédures
Les animaux seront infectés par injection sous anesthésie générale (1 injection pour une durée totale d'environ 3 min). Des injections supplémentaires permettant l'administration de traitement ou d'anesthésie seront réalisées (jusqu'à 2 injections/animaux durée 30 secondes).
Impact sur les animaux
Les injections causent un stress de courte durée (quelques secondes). L'infection est susceptible de générer douleur, prostration, et une mise en retrait du groupe social (16h maximum). Certaines souris génétiquement déficientes qui seront élévées présentent un risque accru de développer une infection.
Devenir
Le recours à l'expérimentation animale est justifié par l'impossibilité de reproduire la complexicité du cerveau et du système immunitaire in vitro. L'analyse de la réponse inflammatoire du cerveau nécessite le prélevement des organes justifiant la mise à mort des animaux.
Remplacement
Les modèles cellulaires ne permettent pas l'étude de la réponse inflammatoire du cerveau qui peut mettre en jeux de nombreux types de cellules. Aussi, le modèle animal est indispensable à ce projet qui permettra d'identifier l'ensemble des cellules et molécules inflammatoires impliquées dans ce processus et également d'analyser l'impact de l'inflammation systémique sur le déclanchement de la neuroinflammation.
Réduction
Le nombre d’animaux utilisé a été réduit au minimum mais suffisant pour permettre une analyse statistique fiable. Chaque expérience indépendante comportera au moins un groupe témoin d'animaux et un groupe test et les différences entre les souris test et les témoins seront analysées par des tests statistiques adaptés.
Raffinement
L’infection se fera sous anesthésie générale. Les animaux bénéficieront d’un hébergement adapté et d'un milieu enrichi. Nous avons optimisé les inocula bactériens et les temps d’étude de manière à minimiser les effets de l’infection sur les animaux. Ce protocole inclut des points limites spécifiques au projet qui permettront d'évaluer les animaux, à l'aide d'une grille de score. En cas de point limite atteint, les animaux seront mis à mort de façon anticipée. Dans le cas où certains animaux peuvent être malades, des croquettes imbibées d’eau sont systématiquement introduites directement dans la cage pour favoriser la prise alimentaire. Pour les souris immunodéprimées, un hébergement sans orgganismes pathogène sera mis en place;
Choix des espèces
La souris est un modèle animal pertinent qui permet de reproduire la physiopathologie de l'infection tels qu’ils peuvent se développer chez l'enfant. Nous utiliserons des souris juvénile de 3 semaines qui constituent notre modèle d'étude de méningite. D’autre part, les modèles animaux comme la souris offrent la possibilité d’investiguer des cibles spécifiques in vivo à l’aide d’animaux génétiquement modifiés, ce qui permet d'approcher ou d'élucider de plus près les mécanismes impliqués
Création de lignées murines originales
- Maintien des lignées génétiquement modifiées
- Recherche appliquée
- Maladies animales
19 000 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré. Les mâles vasectomisés et les mâles reproducteurs vivent cinq ans en isolement intermittent, ne rejoignant des femelles qu'une nuit à la fois, et sont tués au gaz carbonique avant leurs douze mois. Les donneuses reçoivent deux injections hormonales à quarante-huit heures d'intervalle puis sont tuées par dislocation cervicale pour la récolte des embryons, les receveuses subissent un transfert d'embryons sous anesthésie générale et sont tuées en fin de procédure, un second transfert leur étant refusé. Le porteur reconnaît que l'isolement peut générer de l'anxiété chez un animal social, et présente cette plateforme de création de lignées comme un moyen d'obtenir des souris modifiées "en utilisant peu d'animaux".
Objectifs
Les équipes des instituts de recherche utilisent de nombreux modèles génétiques différents chez la souris, pour supporter des programmes de recherche visant à la fois à étudier le rôle de gènes dans le développement, à caractériser l’impact de mutations génétiques identifiées sous une forme similiaire chez des patients humains, à évaluer des stratégies thérapeutiques adaptées en conséquence. La plateforme a pour objectif la génération de tels modèles murins transgéniques sur site, par approche Crispr/Cas 9.
Bénéfices attendus
L'application du système Crispr/Cas9 à l'embryon de souris permet l'obtention de souris d'intérêt génétiquement modifiées dans des délais courts, en utilisant peu d'animaux (de part l'efficacité des réactifs utilisés), et ce directement dans un fonds génétique d'intérêt donné. Les lignées génétiquement modifiées créées par notre plateforme sont des modèles de choix pour la communauté scientifique. En effet, ce sont des modèles pour la recherche fondamentale, mais aussi des modèles de pathologies humaines servant à mieux comprendre les processus de développement de ces maladies et voire même à tester des molécules/médicaments afin de valider (ou invalider) des cibles thérapeutiques potentielles.
Procédures
Les mâles vasectomisés et les mâles reproducteurs seront herbergés en situation d'isolement sur 5 ans. Les femelles donneuses seront soumises à une stimulation hormonale (2 injections intra-péritonéales (durée inférieure à 5 secondes) à 48h d'intervalle). Les femelles receveuses recevront des embryons par transfert d'embryons dans l'oviducte sous anesthésie générale (durée de l'intervention inférieure à 40min). Les souriceaux fondateurs seront suivis pour de potentiels phénotypes dommageables. Les souriceaux issus des accouplements des fondateurs seront suivis pour de potentiels phénotypes dommageables.
Impact sur les animaux
Les mâles vasectomisés et les mâles reproducteurs sont hébergés en situation d'isolement intermittent entre deux périodes d'accouplement, ces accouplements n'ayant lieu que sur des périodes courtes (une nuit) pour permettre le contrôle et la synchronisation de l'initiation des pseudo-gestations (dans le cas des mâles vasectomisés) ou pour permettre la production d'embryon un jour donné (dans le cas des mâles reproducteurs). L'isolement peut générer de l'anxiété, la souris étant un animal vivant en groupes sociaux. Les femelles pseudo-gestantes peuvent faire l'objet de douleurs post-chirurgicales suite à la réimplantation des embryons. Les animaux issus de ces manipulations peuvent potentiellement avoir un phénotype dommageable. Une fiche de suivi sera attribuée à chacun d'entre eux.
Devenir
Les mâles vasectomisés et les mâles reproducteurs en situation d'isolement seront mis à mort par inhalation de CO2 via un système dédié avant qu'ils aient 12 mois. Les femelles donneuses sont mises à mort par dislocation cervicale afin de récolter les embryons post-mortem. Les femelles receveuses ne peuvent pas être sujettes à un deuxième transfert d'embryons, elles sont donc mises à mort par inhalation de CO2 via un système dédié en fin de procédure.
Remplacement
Il est impossible de remplacer l'utilisation de ces animaux, la génération de nouveaux modèles murins transgéniques impose l'utilisation d'animaux donneurs/receveurs d'embryons.
Réduction
La création de nouvelles lignées transgéniques sera limitée aux lignées qui ne sont pas disponibles, que ce soit sous forme respirante, d'embryons congelés, ou de semence congelée. L'estimation des nombres maximum d'animaux à utiliser dans ce projet a été faite en se basant sur la litterature scientifique. La grande effiacité des réactifs utilisés et des techniques de reproduction permettent de diminuer drastiquement le nombre d'animaux utilisés pour la génération d'une lignée
Raffinement
La potentielle douleur liée à la procédure de transfert d'embryons est prise en charge par une injection d'analgésie, et fait l'objet d'un suivi étroit des animaux.
Choix des espèces
Pas d’autres possibilités que l’utilisation de souris pour la production de lignées de souris génétiquement modifiées. Les animaux utilisés sont des reproducteurs à l'âge adulte pour les femelles receveuses,les males vasectomisés et les mâles reproducteurs, aprés la puberté et avant tout vieillissement. Les femelles donneuses utilisées sont des femelles impubéres (4 semaines) pour faciliter l'efficacité du traitement de superovulation.
Identification de nouvelles molécules à visée anti-fibrotique dans un modèle murin – MODIFICATION
- Recherche appliquée
- Troubles gastrointestinaux
- Troubles urogénitaux
1 642 souris vont être utilisées, toutes tuées pour prélever leurs reins et leur foie, dont 1 052 dans des procédures d'un niveau de souffrance sévère. Elles reçoivent deux injections par semaine pendant six semaines d'un produit qui provoque la fibrose, puis des gavages quotidiens par cycles de sept jours ou des injections de traitement deux fois par semaine, avec pesées bihebdomadaires et prélèvement sanguin sous anesthésie avant la mise à mort. Trente d'entre elles sont hébergées vingt-quatre mois pour vieillir, et une lignée déficiente pour le gène col4a3 perd l'audition vers six à huit semaines avant de développer une fibrose rénale. Le porteur écrit que neuf souris par groupe suffisent et que le nombre total estimé s'élève à 986 animaux, alors que le projet en déclare 1 642.
Objectifs
La fibrose est définie comme une cicatrisation anormale des tissus constatée après agression de ces derniers. Cette affection est irréversible et s'aggrave au cours du temps. Ce phénomène peut affecter la plupart des organes dont les poumons, les reins, le foie ou encore le coeur et représente un problème majeur de santé publique. En effet, 45% des décès dans les pays industrialisés seraient liés à la présence d’une composante fibrotique. Cependant, les mécanismes à l'origine de ce processus restent actuellement largement méconnus. De ce fait, un des enjeux majeurs de ces dernières années consiste à mieux appréhender les causes et les mécanismes de cette maladie afin de développer de nouveaux marqueurs diagnostiques, pronostiques et d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Les modèles cellulaires ne permettant pas de refléter de manière satisfaisante le processus de fibrose, le recours à l'animal reste une étape indispensable pour démontrer le potentiel anti-fibrotique d'un candidat médicament. Les objectifs de notre projet sont les suivants : - Identifier de nouvelles molécules présentant un potentiel anti-fibrotique dans des modèles murins de fibrose hépatique et rénale. Ces molécules ont été sélectionnées préalablement dans notre laboratoire à la suite de tests in vitro. Pour cela, nous utiliserons différents modèles murins couramment décrits dans la littérature scientifique permettant d'induire (ou développant spontanément) des lésions de fibrose hépatique ou rénale. De plus, la fréquence de la plupart des pathologies fibrotiques étant fortement augmentée après 50 ans, nous inclurons dans notre étude des souris âgées pour être plus représentatifs de la pathologie humaine. - Confirmer le rôle instrumental d’un gène, miR-21, dans la fibrose dans un modèle de souris déficientes pour ce gène. En effet, les résultats préliminaires obtenus in vitro nous ont permis de démontrer l'implication de ce gène dans la fibrose. Nous souhaitons donc confirmer nos résultats dans un modèle complexe.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à évaluer le potentiel anti-fibrotique de 5 molécules dont l’intérêt a été démontré in vitro au préalable en utilisant à la fois des souris jeunes et âgées. A terme, ce projet devrait permettre d’obtenir la preuve de concept de l’utilisation de ce type de molécules dans la prise en charge des patients atteints de fibrose, pour lesquels les options thérapeutiques restent à l’heure actuelle très limitées.
Procédures
Partie 1 : 30 souris hébergées pour étudier leur vieillissement subiront un prélèvement sanguin sous anesthésie gazeuse (2min30) avant leur mise à mort. Durée totale = 24 mois Partie 2 : 360 souris recevront 2 injections par semaine pendant 6 semaines de l’inducteur de fibrose ou de son contrôle (30 sec/intervention) puis 2 injections par semaine pendant 3 semaines du traitement ou de son contrôle (30 sec/intervention). 180 souris recevront 2 injections par semaine pendant 6 semaines de l’inducteur de fibrose ou de son contrôle (30 sec/intervention) puis 1 gavage par jour (60 sec/intervention) pendant 1 cycle de 7 jours, répété 2 fois avec un intervalle de 2 semaines entre les 2. 180 souris recevront 2 injections par semaine pendant 6 semaines de l’inducteur de fibrose ou de son contrôle (30 sec/intervention) puis 1 gavage (60 sec/intervention). Elles seront également pesées 2 fois par semaine pendant 4, 6 ou 7 (en fonction du groupe) semaines (1 min/pesée) et subiront un prélèvement sanguin sous anesthésie gazeuse (2min30) avant leur mise à mort. Durée totale = 7 semaines. Partie 3 : 360 souris recevront 1 injection de l’inducteur de fibrose ou de son contrôle (30 sec/intervention) puis 2 injections par semaine pendant 3 semaines du traitement ou de son contrôle (30 sec/intervention). 180 souris recevront 2 injections par semaine pendant 6 semaines de l’inducteur de fibrose ou de son contrôle (30 sec/intervention) puis 1 gavage par jour (60 sec/intervention) pendant 1 cycle de 7 jours, répété deux fois avec un intervalle de 2 semaines entre les 2. 180 souris recevront 2 injections par semaine pendant 6 semaines de l’inducteur de fibrose ou de son contrôle (30 sec/intervention) puis 1 gavage (60 sec/intervention). Elles seront également pesées 2 fois par semaine pendant 5, 7 ou 8 semaines (en fonction du groupe) (1 min/pesée) et subiront un prélèvement sanguin sous anesthésie gazeuse (2min30) avant leur mise à mort. Durée totale = 8 semaines. Partie 4 : Étape 1 : 224 souris recevront 2 injections ou non / sem. pendant 6 semaines (30 sec). Étape 2 : 668 souris recevront 2 injections ou non / sem. pendant 6 semaines (30 sec) puis seront isolées pendant 16h pour le recueil passif des urines (répété 3 ou 4 fois en fonction des groupes). Un prélèvement sanguin sous anesthésie gazeuse (2min30) sera réalisé sur l'ensemble des souris avant leur mise à mort. Durée totale = 9,5 semaines à 24 mois en fonction des groupes.
Impact sur les animaux
Notre projet implique l’induction de lésions de fibrose hépatique ou rénale chez la souris. De plus, les souris déficientes pour le gène col4a3 présentent à 6-8 semaines une perte auditive neurosensorielle modérée et développent à 10 semaines une glomérulosclérose associée une fibrose rénale.
Devenir
A la fin de chaque procédure, les animaux seront mis à mort afin de prélever les organes (reins et/ou foie) dans le but d’étudier la fibrose et la sénescence dans ces organes.
Remplacement
Des résultats préliminaires in vitro obtenus au sein de notre laboratoire nous ont permis de : - démontrer l’implication de certains gènes tel que miR-21 ou de processus cellulaires comme la sénescence dans la fibrose. - pouvoir sélectionner 5 candidats médicaments pour nos évaluations de potentiel anti-fibrotique. Cependant, les modèles cellulaires ne permettent pas de refléter de manière satisfaisante le développement des lésions de fibrose. En effet, le processus de fibrose étant un processus dynamique mettant en jeu de nombreux types cellulaires, son étude ne peut se concevoir que sur organisme entier et de ce fait nécessite de recourir à l’expérimentation animale.
Réduction
Nos études in vitro effectuées en amont au laboratoire nous ont permis de réduire significativement le nombre de molécules d’intérêt à tester et de ce fait, de réduire le nombre d’animaux nécessaires pour notre recherche. En ce qui concerne le nombre d’animaux utilisés dans notre étude, en émettant l'hypothèse d'une fréquence de l'événement de 10% sans traitement et de 75% avec traitement, il est nécessaire d'inclure 7 souris par groupe. Du fait de la variabilité de réponse pouvant être observée lors du processus de fibrose, nous envisageons d’utiliser 9 souris par groupe expérimental. De plus, les modèles utilisés dans ce projet sont complémentaires et utilisent des procédures déjà mises au point et couramment décrites. Les différentes procédures mises en œuvre pour ce projet ont été élaborées afin d’utiliser le moins d’animaux possible tout en permettant d’obtenir des résultats statistiquement satisfaisants. Pour la mise en œuvre de ce projet qui durera 5 ans, le nombre total d'animaux estimé est de 986 souris.
Raffinement
Le personnel impliqué dans ce projet est qualifié sur le plan technique et formé en continu sur les pratiques en expérimentation animale. Afin de limiter au minimum toute souffrance, stress ou angoisse des animaux, ces derniers seront hébergés selon les recommandations établies à raison de maximum 5 animaux par cage dans un environnement enrichi avec des cotons de nidification, et dans des conditions classiques de stabulation (température régulée, cycle jour/nuit). Avant toute manipulation, les animaux seront acclimatés de 7 à 10 jours dans leur salle d’hébergement. Les animaux seront manipulés individuellement avant la mise en place de l’expérimentation et dans une pièce séparée des autres animaux afin de réduire leurs stress et angoisse. Un suivi quotidien des animaux sera réalisé de manière à s’assurer qu’ils ne présentent pas de signes de souffrance nécessitant l’arrêt des procédures et leur mise à mort. La souffrance sera évaluée par l’observation de paramètres de poids, de comportement et d’apparences reportés dans une grille standard permettant d’établir un score à ne pas dépasser. Tout animal dépassant ce score sera exclu du protocole et mis à mort.
Choix des espèces
Le modèle murin constitue un modèle de choix pour l’étude de la fibrose tissulaire de par notamment les nombreuses similitudes avec la pathologie observée chez l’homme. Le choix des lignées utilisées est dépendant des protocoles déjà existants et décrits dans la littérature. La fréquence de la plupart des pathologies fibrotiques étant fortement augmentée après 50 ans, nous inclurons dans notre étude des souris jeunes adultes et âgées pour être plus représentatifs de la pathologie humaine. Seul le modèle de fibrose rénale spontanée inclura de jeunes souris de 4 semaines en raison du développement précoce des lésions de la pathologie.
Pharmacocinétique : Etude de l’effet de nouvelles cibles thérapeutiques chez le rat
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
Jusqu'à 365 administrations de composés et 52 prélèvements de sang par animal : 900 rats vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré, tous tués pour analyses immunologiques et histologiques. La plupart des gestes se font sur animaux vigiles, sous contention, le porteur décrivant des hématomes aux points de piqûre et une douleur brève à chaque injection. Ces études de pharmacocinétique servent à mesurer où va une molécule dans le corps et à quelle vitesse elle en sort, étape que les autorités de santé exigent avant tout essai chez l'être humain. Le projet pourra comporter dix études, et le bénéfice annoncé pour les patients reste renvoyé à d'éventuels essais cliniques ultérieurs.
Objectifs
La phase préclinique consiste à étudier l’action des agents pharmacologiques in vivo chez le rongeur sain est une étape essentielle dans le développement de médicaments et de vaccins. Ce projet a pour but de vérifier l'innocuité (absence de toxicité) et de déterminer la biodisponibilité de nouvelles molécules thérapeutique. La pharmacocinétique a pour but d'étudier le devenir d'une substance, contenue dans un médicament, dans l'organisme après son administration selon différentes voies d'administration. Ce projet a pour but d’étudier le devenir des agents pharmacologiques in vivo chez le rat sain qui est une étape essentielle dans le développement d’un candidat médicament afin d'étudier sa bio-distribution et biodisponibilité dans un organisme vivant. La pharmacocinétique est le devenir du médicament, depuis son entrée jusqu'à sa sortie de l'organisme, l'évolution en fonction du temps de son absorption, sa biodisponibilité, sa distribution, son métabolisme, et son excrétion. En effet pour développer un composé, il est indispensable d’étudier sa pharmacocinétique et de vérifier l’absence de toxicité sur un modèle animal. Les caractéristiques pharmacocinétiques sont les premières données générées in vivo après que les tests in vitro aient été concluants. Cette caractérisation des paramètres pharmacocinétiques permet par la suite de déterminer entre autres les voies d’administration et la posologie.
Bénéfices attendus
Les études de pharmacocinétique (PK) chez l'animal sont nécessaires et demandées par les autorités de santé afin de pouvoir réaliser des études cliniques avec un maximum de sécurité. Elles permettent de déterminer les doses, la fréquence des administrations et de calculer la marge de sécurité. Ce projet pourra comporter 10 études et permettra de générer des données scientifiques robustes chez l’animal afin de pouvoir passer ultérieurement aux essais cliniques chez l’Homme.
Procédures
Prélèvements de sang : maximum 52 prélèvements (30 secondes/rat) sur animaux vigiles et un prélèvement de sang en terminal sous anesthésie gazeuse (30 secondes/rat). Administrations de composés : maximum 365 administrations, durée : 30 secondes/injection.
Impact sur les animaux
Les contentions des animaux vigiles pour administrer les molécules thérapeutiques peuvent engendrer un stress mineur à l’animal. L’administration de molécules par injections répétées pourra provoquer de petits hématomes au niveau du site de la piqûre. La contention de l'animal ainsi que la piqure de l'aiguille pour l'injection des molécules entraînent une douleur légère, de courte durée (quelques secondes). La pharmacocinétique nécessite le prélèvement de petites quantités de sang à des intervalles répétés ce qui peut générer du stress et de l’inconfort se traduisant par une douleur légère, de courte durée (quelques secondes). Aucun problème de toxicité n’a été relevé sur les composés testés lors du précédent projet.
Devenir
Tous les animaux sont mis à mort afin d'effectuer des prélèvements qui permettront d’analyser différents paramètres immunologiques et histologiques.
Remplacement
Nous proposons dans ce projet d’étudier la bio- distribution, biodisponibilité de nouvelle molécules thérapeutiques et vérifier l’innocuité de nouvelles thérapies in vivo chez le rat. Les méthodes substitutives à l’expérimentation animale (culture cellulaire, modélisation informatique) ne peuvent être utilisées ici puisque nous testons des molécules candidat médicament. Ces tests sont nécessaires avant l’initiation d’une phase clinique. Aucun modèle substitutif n’est à même de remplacer l’animal entier pour étudier la pharmacocinétique de molécules thérapeutiques et les interactions entre les différents acteurs cellulaires et moléculaires des réponses immunitaires.
Réduction
Le nombre d’animaux utilisés sera réduit au minimum nécessaire pour obtenir des résultats pertinents, reproductibles et statistiquement significatifs évitant ainsi de refaire plusieurs fois les mêmes expérimentations. Les tests statistiques utilisés permettront soit de comparer 2 groupes indépendants entre eux en prenant en compte 1 variable ou bien de comparer 2 groupes indépendants entres eux en prenant en compte 2 variables.
Raffinement
Les animaux seront observés quotidiennement (pour les études de plus de 24h) pour s’assurer de leur bien-être et pour détecter la douleur au moment de l’expérimentation. Si des animaux présentent des signes de souffrance au cours de l'étude, des croquettes humides ou de l'hydrogel seront ajoutés dans les cages et le vétérinaire en sera informé. Certains types de traitements seront effectués sous anesthésie ainsi que les prélèvements de sang. Un suivi et scoring quotidien seront effectués. Des points limites suffisamment prédictifs et spécifiques au projet seront appliqués. Pour les projets longs, au cours des précédents projet nous avons varié les enrichissements au cours de l’étude (tunnel, dômes, frisures de carton, cylindre de coton, morceau de bois à ronger) afin d’améliorer le bien-être des animaux (curiosité, diminuer l'ennui). Nous allons continuer de procéder ainsi dans ce projet.
Choix des espèces
Le choix du rat pour la réalisation des expériences envisagées se justifie par des raisons d’ordre scientifiques, pratiques et éthiques : - Nos modèles d'études ont été développé sur des fonds génétique de rat dont les génomes possèdent 90% de similitude avec le génome humain, et ne présentent aucun gène manquant ou supplémentaire pouvant modifier l’intensité de la réponse immunitaire attendu. - De nombreux outils génétiques, anticorps spécifiques permettent la caractérisation des réponses immunitaires au niveau cellulaire/moléculaire chez le rat. - Le rat est l’autre espèce de rongeur utilisée en recherche biomédicale (en plus de la souris), même si son importance numérique est moindre que celle de la souris. C’est aussi une espèce de petite taille qui présente l’avantage, par rapport à la souris, d’être plus proche physiologiquement de l’homme, conférant ainsi aux résultats des recherches une meilleure comparaison inter-espèces. Les animaux sont utilisés au stade adulte (à partir de 7 semaines) afin de disposer d’un organisme avec un processus de développement terminé et dont le système immunitaire est mature (développement thymique achevé).
Décontamination de lignées murines d’intérêt par transfert d’embryons
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système nerveux
Importées d'autres établissements ou déjà hébergées sur place, les lignées de souris concernées doivent changer de statut sanitaire, ce qui passe par la mort de toutes les femelles servant au transfert d'embryons. 600 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré. Les donneuses, âgées de quatre à six semaines, reçoivent deux injections hormonales à deux jours d'intervalle avant d'être tuées pour la récolte des embryons, les receveuses subissent une chirurgie de quarante-cinq minutes sous anesthésie générale puis partent chez un prestataire où elles sont tuées pour vérifier leur statut sanitaire. Celles chez qui la réimplantation échoue sont tuées faute de pouvoir être réutilisées, et le porteur affirme qu'un tel projet ne peut pas se faire sans souris, l'étude du cerveau étant selon lui hors de portée des modèles in vitro.
Objectifs
Les recherches réalisées dans l'établissement portent sur les maladies neurologiques telles que la maladie de Parkinson, Alzheimer, la sclérose en plaques et sur les maladies psychiatriques telles que la schizophrénie ou les troubles de l’humeur. Ces projets de recherche visent à développer les connaissances sur ces sujets et identifier des axes thérapeutiques innovants pour améliorer la prise en charge des patients. Les lignées murines nécessaires pour ces projets sont élevées en interne. Afin de pouvoir importer de nouvelles lignées d’intérêt possédant des caractéristiques génétiques précises il est parfois nécessaire de les décontaminer, de même pour certaines lignées déjà hébergées sur place mais nécessitant un statut sanitaire plus strict, notamment pour leur élevage. La décontamination des lignées et leur hébergement dans une zone protégée (exempte d’agent pathogènes et opportunistes pour les souris, ou SOPF) permettra un meilleur contrôle de leur statut sanitaire et une amélioration de leurs conditions d’hébergement. La décontamination se fera par la technique de transfert d’embryons se basant sur le principe que l’embryon est protégé de tout contaminant présent chez sa mère. Les embryons à transférer seront récoltés, puis lavés et réimplantés chez une femelle dite receveuse (pseudogestante) dans la zone protégée de l’animalerie dans le but d’obtenir des souriceaux de statut sanitaire SOPF.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d’améliorer les conditions d’élevage des lignées murines concernées, grâce à un meilleur contrôle du statut sanitaire des animaux et de leurs conditions d’hébergement. En effet la zone protégée bénéficie d’un accès très restreint et donc un environnement plus calme, permettant aux animaux de ne pas être exposés au stress lié aux nombreux passages de personnes fréquentant l’animalerie, mais également aux pathogènes pouvant être amenés via ces mêmes personnes. Les animaux d’élevage seront donc placés dans des conditions optimales pour se reproduire. Les petits générés dans cette zone protégée pourront ensuite être récupérés par les chercheurs dans la zone expérimentale pour participer aux projets de recherche et donc contribuer à l’avancée de la recherche pour différentes pathologies du cerveau telles que la maladie d’Alzheimer, de Parkinson, la sclérose en plaques, l’épilepsie, les tumeurs cérébrales, etc…
Procédures
Des souris femelles recevront 2 injections d’hormones à 2 jours d’intervalle (durée quelques secondes par injection, souris vigile) pour obtenir une superovulation. D’autres souris femelles auront une chirurgie sous anesthésie générale et analgésie adaptée pour réimplanter les embryons (durée environ 45 minutes, une fois).
Impact sur les animaux
Lors des injections les animaux ressentiront une légère et brève douleur au niveau des zones de piqûre. La chirurgie sera associée à un risque de douleur et d’inconfort post-opératoire. L’anesthésie générale nécessaire pour la réaliser sera associée à des risques d’hypothermie, de sécheresse oculaire et plus rarement un risque de difficultés cardiaque et, ou respiratoire. Il est possible que certaines lignées à transférer soient à phénotype dommageable. Pour la majorité de ces lignées le phénotype dommageable ne s’exprimera qu’à partir de l’âge adulte (plus de 8 semaines, exemples : perte de poids, apparition de tumeurs, difficultés motrices, etc.), ici nous utiliserons des femelles jeunes (moins de 6 semaines), les phénotypes dommageables que nous prévoyons de rencontrer pour ces jeunes animaux pourraient consister en des tremblements, des anomalies cognitives ou une différence de poids par rapport aux souris non génétiquement modifiées.
Devenir
Toutes les souris utilisées pour la production des embryons seront euthanasiées pour pouvoir récupérer ces embryons. Les souris réimplantées avec succès seront transférées à un prestataire pour la confirmation de leur statut sanitaire, ceci nécessitera leur euthanasie afin de réaliser des prélèvements d'intérêt post-mortem pour les différentes analyses nécessaires à la validation du statut sanitaire. Les femelles pour lesquelles la réimplantation n'aura pas fonctionné seront euthanasiées car elles ne pourront pas être réutilisées.
Remplacement
Ce projet consistant à décontaminer des lignées murines il ne peut se faire sans l’utilisation de souris. Cette décontamination intervient dans le contexte de souris utilisées pour des projets de recherche dédiés à l’étude du cerveau. Ces études ne peuvent s'effectuer que sur des modèles animaux car les modèles in vitro utilisant des lignées cellulaires ne suffisent pas à représenter les interactions complexes mises en jeu au niveau cérébral. De plus lorsqu’il est nécessaire d’étudier des composantes comportementales ou motrices, notamment pour certaines maladies du système nerveux, il est indispensable de recourir à l’utilisation de modèles animaux car cela ne peut pas être représenté in vitro.
Réduction
Nous utiliserons au total 600 souris pour ce projet. Nous avons défini cet effectif par rapport à notre expérience de la technique et au taux de réussite de chaque étape. Ainsi nous avons estimé que 6 souris donneuses étaient nécessaires pour obtenir un nombre suffisant d’embryons fécondés et viables à réimplanter. Ces femelles recevront un traitement de stimulation hormonale pour augmenter le nombre d’embryons récoltés permettant ainsi de réduire le nombre de femelles donneuses nécessaires pour chaque transfert. Pour les femelles receveuses nous avons défini qu’il nous faudrait 4 femelles maximum afin de prendre en compte le risque lié à la chirurgie et le risque de perte de la portée lié aux aléas de l’élevage. Nous avons choisi une souche de souris spécifique comme receveuses car elle permet d’avoir un bon rendement de réimplantation et présente un comportement maternel fort permettant ainsi de réduire le nombre de femelles à réimplanter pour obtenir un nombre de souriceaux suffisants. Nous estimons que nous aurons au maximum 12 lignées à décontaminer par an. Les mâles vasectomisés ne sont pas soumis à déclaration dans ce projet, mais, à titre informatif ils seront conservés pendant 10 mois afin de participer à plusieurs sessions de transfert dans un souci de réduction plus global.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans des conditions conformes à la réglementation en vigueur pour l’espèce. Ils bénéficieront d’un enrichissement de leur milieu avec un carré de coton et un bâtonnet de bois à ronger au minimum, complétés par une maisonnette pour les femelles gestantes. Les animaux en provenance extérieure bénéficieront d’une période d’acclimatation d’une semaine minimum avant leur entrée en procédure. La chirurgie s’effectuera sous anesthésie générale avec une prise en charge analgésique adaptée. Un gel oculaire sera appliqué sur les yeux des animaux pour éviter toute sécheresse oculaire. Leur température corporelle sera maintenue grâce à l’utilisation de chambres d’induction et de réveil chauffées et d’un tapis chauffant thermorégulé. Le réveil des animaux sera surveillé, et des croquettes et de l’hydrogel seront mis à disposition dans le fond de la cage pour faciliter leur récupération la première journée. Une évaluation de leur état général sera assurée en période post-chirurgicale. Tous les animaux seront observés quotidiennement. En cas d’anomalie, celle-ci est transmise à la structure chargée du bien-être animal (SBEA), au vétérinaire et à notre équipe afin d’assurer la meilleure prise en charge des animaux. Des points limites sont définis et seront respectés pour éviter toute souffrance. Il est possible que certaines lignées à transférer soient à phénotype dommageable, pour les femelles génétiquement modifiées qui pourraient être impliquées dans ce projet (cas des mutations génétiques complexes) nous nous assurerons que le phénotype ne soit pas impactant pour la reproduction et, ou, qu’il ne soit pas encore exprimé. Nous utiliserons des femelles très jeunes à un âge auquel nous ne devrions observer (au maximum) que des signes cliniques légers en lien avec ces phénotypes dommageables.
Choix des espèces
Ce projet portant sur le transfert d’embryons de lignées de souris transgéniques, il est impératif de conserver la même espèce. Le choix de cette espèce sera justifié dans les différentes demandes d’autorisation de projet afférentes aux lignées utilisées dans ce projet. Les femelles donneuses d’embryons seront utilisées à un jeune âge de 4 à 6 semaines. A cet âge la maturité sexuelle n’est pas complète et la souris n’est pas cyclée. Ainsi le traitement hormonal déclenche une maturation folliculaire massive et une ovulation. Les femelles receveuses seront utilisées à un âge compris entre 2 et 8 mois afin d’être sexuellement matures mais pas trop âgées pour conserver de bonnes capacités reproductives et maternelles. Cet âge permet également à la femelle de bien supporter la chirurgie.
Mise en évidence de gènes clés dans la réplication du parasite responsable du paludisme.
- Recherche appliquée
- Maladies infectieuses
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
Rats : 150
Injectés vigiles avec des globules rouges parasités, 2 822 souris et 150 rats sont ensuite piqués à la queue chaque jour pendant environ huit jours pour un prélèvement d'une goutte de sang, dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré. Le porteur annonce une parasitémie faible et aucun signe clinique attendu, tout en indiquant que le paludisme cérébral peut provoquer des mouvements désordonnés, une paralysie partielle puis un coma irréversible. L'objectif déclaré est d'identifier les gènes qui commandent la multiplication du parasite, une centaine de gènes pouvant désormais être modifiés en une seule expérience. Tous sont tués à la fin de la procédure, leur sang étant prélevé après la mort pour récupérer les parasites.
Objectifs
Malgré de nombreux efforts depuis des décennies, le paludisme reste un problème de santé majeur dans le monde. Il touche environ 100 pays, et 40 % de la population mondiale vit dans des zones à risque. En 2020, on a recensé 241 millions de cas, entraînant 627 000 décès, principalement chez les enfants de moins de 5 ans. Le paludisme est causé par un parasite appelé Plasmodium, qui a besoin de deux hôtes pour survivre : un moustique du genre Anopheles et l’être humain, dans le cas du paludisme humain. Chez ce dernier, le parasite se multiplie dans les globules rouges, provoquant les symptômes de la maladie. Bien qu’il existe des médicaments, leur efficacité diminue à cause de l’apparition de résistances. Il est donc crucial de mieux comprendre ce parasite pour développer de nouveaux traitements. Notre projet vise à étudier comment le parasite contrôle son cycle de vie et se développe dans les globules rouges. Nous cherchons à identifier les gènes clés impliqués dans sa multiplication. Pour cela, nous allons créer des parasites fluorescents, puis les modifier afin de bloquer l’expression de certains gènes. Cela nous permettra de comprendre leur rôle et d’identifier de nouvelles cibles pour lutter contre le paludisme. Nous utiliserons Plasmodium berghei, un parasite qui infecte les rongeurs. Il est très similaire à Plasmodium falciparum, le plus dangereux pour l’Homme. De plus, il permet de mener des expériences en laboratoire qui sont impossibles à réaliser avec Plasmodium falciparum. Grâce à une technique innovante de transformation des parasites, nous pourrons réduire drastiquement le nombre d’animaux nécessaires, tout en obtenant des résultats robustes qui permettront d’ouvrir de nouvelles voies de lutte contre cette maladie toujours aussi dramatique.
Bénéfices attendus
Les traitements actuels contre le paludisme ne sont plus assez efficaces, car les parasites deviennent de plus en plus résistants. Il est donc urgent de trouver de nouveaux médicaments pour éliminer cette maladie. Pour cela, il faut chercher des solutions innovantes et viser de nouvelles cibles afin de limiter l’apparition de résistances. Notre projet va aider à mieux comprendre la biologie du parasite responsable du paludisme, d’abord chez la souris, puis chez l’Homme.Cette meilleure compréhension pourrait permettre de découvrir de nouveaux moyens de lutter contre le paludisme, surtout dans les pays où la maladie est très présente et où les résistances augmentent.
Procédures
Dans chacune des procédures, les animaux seront infectés par injection de globules rouges parasités. Les animaux sont vigiles ; il s’agit d’une injection unique. Tout au long de l’infection, environ 8 jours, un prélèvement d'une goutte de sang au bout de la queue sera réalisé, de manière journalière. Cette procédure ne prend que quelques secondes, et correspond à un prélèvement identique à celui de la glycémie. Finalement, à la fin de chaque procédure, les animaux seront euthanasiés et un prélèvement total du sang sera fait de manière post-mortem. Au total, 2 822 souris et 150 rats seront injectés vigiles, monitorés par prélèvements sanguins et euthanasiés dans cette étude.
Impact sur les animaux
Les animaux subiront un léger stress lors de la contention ainsi qu’une légère douleur lors de l’injection ou du prélèvement d'une goutte de sang au bout de la queue, sur animaux vigiles. Lors de notre étude, nous atteindrons uniquement une faible parasitémie (correspondant au nombre de globules rouges infectés sur la totalité des globules rouges). À ce niveau-là, aucun signe clinique n’est à prévoir. Cependant, dans les cas rares de paludisme cérébral, la parasitémie reste faible, mais les souris peuvent développer des signes cliniques tels que : l’apparition de mouvements du corps désordonnés ou mal contrôlés, puis paralysie partielle allant jusqu’au coma irréversible.
Devenir
Tous les animaux sont euthanasiés à la fin des procédures, pour récupérer le sang contenant les parasites pour la suite des analyses in-vitro.
Remplacement
Plasmodium falciparum est le parasite responsable du paludisme le plus dangereux pour l’Homme. Pour bien comprendre comment il vit et se développe, il faudrait l’étudier directement dans un organisme vivant, mais cela est très difficile. Cependant, il existe un parasite très proche, Plasmodium berghei, qui infecte les rongeurs et que l’on peut étudier de manière in vivo. Cela permet de mieux comprendre le cycle de vie du parasite et donc de pouvoir lutter plus efficacement contre la maladie. Pour cette étude, nous ne pouvons pas remplacer complètement l’étude sur les rongeurs, mais nous faisons d’abord le plus d’expériences possibles en laboratoire pour limiter le nombre d’animaux utilisés.
Réduction
Pour limiter l’utilisation d’animaux dans nos recherches, nous avons mis en place une méthode innovante permettant d’étudier plusieurs gènes en une seule expérience. Plutôt que de tester un gène à la fois, nous pouvons désormais modifier une centaine de gènes en une seule étape, en infectant un seul groupe de souris, réduisant considérablement le nombre d’animaux nécessaires. De plus, Plasmodium berghei infecte systématiquement les rongeurs, ce qui nous permet d’optimiser nos expériences en utilisant le strict minimum d’animaux. Le nombre de rongeurs est calculé en fonction de la quantité de globules rouges infectés dont nous avons besoin pour nos analyses.
Raffinement
Avant l’expérimentation, durant toute la période d'acclimatation d'une durée d'une semaine minimum, les souris sont manipulées de manière journalière pour éviter un stress lors de l'expérience. Lors des expérimentations, les animaux seront manipulés et injectés le plus rapidement possible, de manière à les remettre avec leurs congénères rapidement, et ainsi éviter un trop grand stress d’isolement. Lors de notre étude, nous nous limiterons à de faibles taux de parasitémie. Cela nous permettra d’obtenir une quantité de parasites suffisante pour une étude robuste, tout en évitant l’apparition de signes cliniques chez l’animal. Les animaux seront monitorés de manière journalière, l'observation de leur comportement ainsi qu'un examen clinique sera retranscrit sur une grille de score, que nous avons établi préalablement, et qui permettra de s'assurer de leur bonne santé. Cette grille comporte des critères considérés comme points limites, s’ils sont atteints les animaux seront immédiatement euthanasiés, afin d'éviter toute souffrance animale
Choix des espèces
Les recherches sur Plasmodium falciparum nécessitent généralement des modèles animaux complexes, comme certains singes ou des souris génétiquement modifiées, qui sont rares, difficiles à élever et très coûteux. Grâce à un génome très proche de ce dernier, nous pouvons utiliser Plasmodium berghei, qui infecte naturellement les rongeurs, pour mieux comprendre le paludisme humain. De plus, ces parasites murins ne présentent aucun risque pour l’Homme et ne se transmettent entre rongeurs que par la piqûre de moustiques Anopheles, absents en France métropolitaine. Nous utilisons des souris et des rats âgés de 8 à 12 semaines, car à cet âge, ils sont assez développés pour fournir un volume de sang suffisant pour nos analyses, tout en restant en bonne santé pour supporter l’infection.
Etablissement d’une lignée zébrafish mutante pour l’étude du rôle des immunoglobulines de type D dans la réponse immunitaire.
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
Privés du gène de l'immunoglobuline D par ciseaux moléculaires, les poissons zèbres créés dans ce projet perdent une partie de leurs défenses et deviennent plus sensibles aux infections. 900 poissons zèbres vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré. Chacun subit un génotypage par section d'un fragment de nageoire caudale sous anesthésie, geste de moins de deux minutes qui peut réduire son activité de nage et modifier sa prise alimentaire dans la journée. Seuls 50 hétérozygotes de la première descendance sont maintenus pour produire la génération suivante, dont les œufs partiront vers un autre laboratoire pour y être infectés par des virus, les 850 autres étant tués.
Objectifs
Malgré la conservation évolutive dans le système immunitaire de l'immunoglobuline D (IgD), les fonctions spécifiques de cette Immunoglobuline restent une énigme. Le rôle précis de l'IgD lorsqu'elle est exprimée avec d'autres immunoglobulines à la surface des cellules immunitaire (cellules B) n'a été clarifié ni chez les poissons ni chez les mammifères. On pense que l’IgD joue un rôle important dans les muqueuses mais son rôle exact n’est pas encore bien compris. Pour mieux comprendre la fonction de l’IgD nous allons utiliser le modèle poisson zébrafish qui produit aussi ces immunoglobulines D au niveau des cellules immunitaires B. Pour cela, nous créerons deux lignées de poissons-zèbres dont le gène de l’IgD aura été inactivé grâce à la technique des ciseaux moléculaires : les Crispr/Cas9. Dans un deuxième temps et dans un autre laboratoire (nouvelle demande d'autorisation de projet), les poissons mutants seront soumis à des infections virales afin d’étudier les effets de l’absence d’IgD sur leur système immunitaire.
Bénéfices attendus
Malgré la conservation évolutive de l'IgD, les fonctions spécifiques de cette immunoglobuline restent une énigme. C'est pourquoi la génération de mutants de poisson zèbre dépourvus de l'expression de l'IgD serait un outil extrêmement précieux pour comprendre le rôle de l'IgD à la fois lorsqu'elle est sécrétée et lorsqu'elle est co-exprimée avec l'IgM à la surface des cellules. Plus précisément, cela nous permettrait de déterminer comment l'absence d'IgD affecte la réponse immunitaire aux agents pathogènes qui pénètrent dans l'hôte par les voies muqueuses et comment elle conditionne la réponse IgM. Le fait de disposer de ces poissons sera déterminant pour clarifier le rôle immunitaire de cette immunoglobuline énigmatique.
Procédures
Ce projet concerne uniquement la création de 2 lignées mutantes n'exprimant pas le gène de l'immunoglobuline. Pour l'établissement de ces lignées, une procédure de génotypage (section d'un fragment de nageoire caudal) sera réalisé sur les animaux. Cette procédure est très rapide: moins de 2 minutes/animal, temps de l'anesthésie et de la récupération à l'anesthie du poisson compris.
Impact sur les animaux
L’inactivation du gène codant l’IgD peut entraîner une altération des fonctions immunitaires. Ainsi: la reconnaissance des microbes et la régulation des cellules immunitaires sont altérées.Les animaux pourraient être un peu plus sensibles aux infections ou au stress environnemental. Cependant, d’autres anticorps (comme l’IgM) peuvent compenser partiellement cette absence, donc les effets ne sont pas toujours graves, mais ils peuvent apparaître dans certaines conditions (infection, changement d’environnement, etc.). Le génotypage est invasif (prélèvement d'un très petit fragment de nageoire) mais les nuisances engendrées seront minimisées par l'anesthésie. Cette opération peut entrainer une réduction temporaire de l'activité de nage. L’anesthésie pratiquée pour le prélèvement de fragment de nageoire peut aussi entrainer une modification du comportement alimentaire dans la journée.
Devenir
Ce projet vise à créer 2 lignées mutantes pour étudier le fonctionnement du système immunitaire après l’inactivation de l’Immunoglobuline D. Seuls les 2 x 25 animaux hétérozygotes de la première descendance seront maintenus en vue de la production de la descendance suivante.
Remplacement
Les modèles in vitro ne permettent pas actuellement de reproduire la complexité du fonctionnement du système immunitaire. Il n’existe donc pas d’alternative à l’expérimentation in vivo pour étudier le rôle du gène IgD dans la fonction des cellules B du système immunitaire et les interactions avec les autres cellules immunitaires.
Réduction
In fine, il s’agit de créer 2 lignées pures (dans la descendance de 2ème génération) présentant une inactivation du gène de l'immunoglobuline D. Pour cela, par expérience un effectif de 200 oeufs est nécessaire pour obtenir seulement quelques individus de la porteurs de mutations intéressantes (génération fondatrice). Au maximum 150 de ces individus atteindront le stade adulte selon les chiffres habituels. La loi de Mendel implique l’obtention de 50 % d’animaux hétérozygotes (possédant des copies de gènes différentes) en descendance de 1ère génération lorsque les animaux fondateurs sont croisés avec des animaux de génotype naturel. Le croisement entre eux d’individus hétérozygotes de la génération de 1ère descendance produira une descendance de deuxième génération homozygotes pour la mutation (25% de l’effectif obtenu). Après validation de chacune des lignées, nous produirons et conserverons un minimum de poissons respectant dans le même temps la demande en œufs de cette descendance pure contenant 100 homozygotes mutants complets.
Raffinement
Les animaux sont élevés dans les conditions optimales de l’espèce. Les différents paramètres de suivi sont relevés quotidiennement. Les enrichissements faits de plantes seront aussi installés dans les aquariums, sachant que les animaux sont maintenus en densité optimale . Les manipulations des animaux comme la manipulation pour la mise en ponte ou la mise en bain anesthésiant seront réalisées le plus rapidement pour limiter le stress dû à la préhension. Le comportement des animaux sera observé quotidiennement. Par ailleurs, si une pathologie infectieuse se déclarait chez un animal (imputable ou non à l’invalidation génique de IgD) alors ce-dernier sera suivi par le vétérinaire qui supervise le cheptel du laboratoire. C’est lui qui prendra les décisions les plus appropriées pour maintenir le bien-être de l’animal (pouvant conduire éventuellement à l’euthanasie de ce dernier) et la SBEA sera immédiatement avertie. La procédure de génotypage (permettant d'estimer le taux de mutants) qui consiste en un prélèvement de fragment de très petite taille durera moins de 2 minutes, temps d'anesthésie et réveil du poisson compris.
Choix des espèces
La demande concerne la fourniture de 2 lignées zébrafish présentant une inactivation de gène en vue de test infectieux. Le zébrafish est un poisson osseux qui possède un système immunitaire adaptatif fonctionnel. Le zébrafish exprime les immunoglobulines communes aux mammifères. Dans le cas de zébrafish présentant une mutation de gène, cela permet de réaliser des cribles en conditions infectieuses à grande échelle, ce qui est non réalisable chez les mammifères. De plus, le poisson zèbre est une espèce chez laquelle les outils d’édition de génome peuvent être appliqués de manière simple en raison du très fort taux de fécondité chez cette espèce et du développement rapide : 1 animal mature sexuellement peut être obtenu en 3 mois. Il est possible de produire beaucoup d’individus avec un gène inactivé plus rapidement que chez d’autres modèles vertébrés. Les animaux seront utilisés au stade adulte (pour la génération fondatrice et les animaux de 1ère génération) pour la création de lignée puis les œufs de la 2ème génération seront fournis au demandeur pour la suite des expérimentations (tests ultérieurs d’infection virale non réalisés par notre laboratoire). Au préalable, une vérification du taux de transmission de la mutation sera faite sur des alevins de la 2ème génération âgés de 1 mois. Cela permettra aussi de vérifier la qualité phénotypique et comportementale des individus cette 2ème génération.