Procédures modérées
Étude des perturbations du sommeil chez les souris modélisant les troubles du spectre autistique
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Opérées au crâne pour quarante-quatre d'entre elles afin d'y retirer localement une protéine, puis placées seules quatre fois vingt-quatre heures dans une cage instrumentée, 176 souris porteuses de mutations liées à l'autisme voient ensuite leur sommeil enregistré pendant quarante-huit heures. Elles sont utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur n'annonce aucun effet indésirable attendu hormis d'éventuels signes de stress ou de grattage, et prévoit de demander une dérogation aux conditions d'hébergement si l'isolement de quarante-huit heures est jugé trop long. Toutes sont tuées à la fin, le porteur écrivant n'avoir "rien d'autre à étudier avec eux" et ne pas souhaiter garder ces lignées dans son animalerie.
Objectifs
Les troubles du spectre autistique sont fréquemment accompagnés de perturbations du sommeil, comme des insomnies, une fragmentation des cycles veille-sommeil ou des difficultés à maintenir un sommeil réparateur. Ces problèmes ont un impact significatif sur la qualité de vie et peuvent aggraver les symptômes comportementaux associés à l’autisme. Dans ce projet, nous utilisons des souris porteuses de mutations génétiques similaires à celles retrouvées chez les individus autistes, ce qui permet de modéliser ces troubles de manière précise. Nous allons analyser leurs comportements de sommeil en mesurant des paramètres tels que la durée totale du sommeil, la fréquence des réveils et les transitions entre les différentes phases du cycle veille-sommeil. L’objectif est d’identifier, parmi ces souris, celles dont les troubles de sommeil sont les plus marqués. Une attention particulière sera portée au rôle du cervelet, une structure clé dans la coordination des fonctions motrices et cognitives, mais également impliquée dans la régulation des rythmes veille-sommeil. Cette identification est cruciale pour mieux comprendre les mécanismes biologiques sous-jacents et guider nos recherches futures vers des stratégies thérapeutiques ciblées.
Bénéfices attendus
L’ensemble de ce travail permettra de mieux comprendre les troubles du sommeil dans des modèles de souris porteurs de mutations liées à l’autisme, apportant des informations précieuses sur les mécanismes biologiques impliqués. Ces connaissances pourront éclairer comment les anomalies génétiques affectent les circuits cérébraux qui régulent le sommeil, et comment ces perturbations contribuent aux symptômes comportementaux associés à l’autisme. En identifiant les liens spécifiques entre mutations, troubles du sommeil et fonctionnement neuronal, cette recherche ouvre la voie à une compréhension plus intégrée des interactions complexes entre sommeil et développement neurocognitif.
Procédures
Nous utiliserons quatre lignées de souris différentes, toutes modèles du spectre autistique, les 44 souris Shank3 fl/fl recevront une injection stéréotaxique (de 20 minutes) comprenant également trois injections sous-cutanées de xylovet (20 s) 3 min avant l’incision pour l’injection stéréotaxique et en fin de chirurgie (20 s) et 24h après la chirurgie (20 s). Cette intervention permettra de retirer localement une protéine. Tous les animaux de l’étude (10 jours après leur chirurgie pour les Shank3 fl/fl) seront placés individuellement dans une cage spécialement conçue pour enregistrer les mouvements de la souris, grâce à un tapis de sol. Ce dispositif permet d’enregistrer leur sommeil, tout en préservant un cadre de vie confortable et le plus proche possible de leurs conditions naturelles. Ainsi les souris seront placées 4 fois 24h pour habituation dans ces cages, puis 1 fois pendant 48 h pour l’enregistrement de sommeil.
Impact sur les animaux
Si des signes de stress ou de grattage survenaient, une attention particulière sera apportée à ces animaux pour limiter leur souffrance et leur douleur.
Devenir
À la fin de ces expérimentations, les animaux seront euthanasiés, car ils n’entrent dans aucune autre procédure, nous n’avons rien d’autre à étudier avec eux et nous ne souhaitons pas garder ces lignées dans notre animalerie.
Remplacement
L’habituation plusieurs fois 24h avant l’enregistrement est un raffinement qui vise à diminuer le stress des animaux du au changement d’environnement. Cette étape permet de réduire l’impact des facteurs émotionnels sur les paramètres physiologiques étudiés et vise à améliorer la fiabilité et la reproductibilité des données. Par ailleurs, les objectifs scientifiques de cette étude nécessitent des enregistrements des comportements de sommeil, qui ne peuvent être réalisé sur des modèles alternatifs (in silico, in vitro, ou sur tissu isolé). Le recours à l’animal vivant est donc indispensable à la compréhension des mécanismes sous-tendant la régulation du sommeil.
Réduction
Nous avons choisi un nombre d’animaux suffisant pour obtenir des résultats statistiquement interprétables, tout en évitant d’utiliser plus d’animaux que nécessaire. Ce nombre d’animaux choisi correspond également à ce que l’on retrouve dans d’autres études similaires, où la variabilité liée au sommeil est déjà bien documentée.
Raffinement
Tout au long de la procédure, les souris seront régulièrement surveillées afin de détecter Pour les souris subissant une chirurgie, une anesthésie sera réalisée. Tout au long des procédures, les souris seront régulièrement surveillées afin de détecter précocement tout signe de souffrance ou de détresse. Des points limites strictes et spécifiques à ce protocole ont été définis (perte de poids, prostration, automutilation, anomalies comportementales persistantes, etc.). L’expérimentation sera immédiatement interrompue si ces critères sont atteints, avec administration de soins appropriés et d’une analgésie, et le cas échéant, euthanasie sans délai, afin de prévenir toute souffrance inutile. Une demande de dérogation aux conditions standards d’hébergement prévues à l’article R. 214-95 du Code rural et de la pêche maritime sera formulée si l’isolement en cage individuelles pendant 48h est perçu comme trop long.
Choix des espèces
Les animaux génétiquement modifiées n’existent dans aucune autre espèce de vertébrés homéothermes que les souris, tout du moins concernant les mutations que nous souhaitons étudier. Elles nous permettent par conséquent d’entreprendre l’étude des mécanismes physiologiques complexes du système nerveux central tels que l'alternance veille /sommeil avec une approche causale du rôle d’un gène pour une fonction étudiée. Le rythme de sommeil, initialement très irrégulier avant le sevrage, mature progressivement. Le rythme de sommeil est considéré comme de type adulte 5 à 6 semaines après la naissance. De même, la thermorégulation, absente chez les souriceaux nouveau-nés, se met en place progressivement. Nous enregistrerons donc le sommeil lorsqu’il est stable, sur des souris adultes entre 2 et 4 mois.
Impact de la signalisation adipocytaire aux glucocorticoïdes sur la physiopathologie du tissu adipeux, les maladies du foie et conséquences sur le comportement dans un modèle murin
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
3 648 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent cinq injections abdominales sur animal vigile pour déclencher la modification génétique, puis des glucocorticoïdes ou des régimes obésogènes pendant quatre jours à vingt semaines, avec des jeûnes de cinq à quinze heures suivis de six prélèvements sanguins en deux heures. Elles passent aussi deux minutes immobilisées dans un tube pour la mesure de leur masse grasse et dix minutes dans un test d'anxiété dont le protocole n'est pas nommé. L'objet est de décrire les effets d'un excès de glucocorticoïdes sur la graisse, le foie et le comportement, le porteur affirmant qu'aucun modèle cellulaire ne reproduit "la complexité d'un organisme entier".
Objectifs
Les glucocorticoïdes sont des outils thérapeutiques amplement utilisés dans un large panel de maladies chroniques inflammatoires. Néanmoins chez certains patients, l’utilisation à long terme et à fortes doses peut entrainer des maladies telles que le diabète, des maladies du foie et des anomalies de répartition des dépôts adipeux, présentant des altérations fonctionnelles. Ces altérations peuvent également impacter le comportement des animaux et favoriser des troubles de l’anxiété à différents âges. Ce projet de recherche vise à décrire l’impact d’un excès de glucocorticoïdes sur la physiologie des tissus adipeux et les conséquences métaboliques sur d’autres tissus sensibles à l’action de l’insuline tels que le foie et le muscle squelettique ainsi que les conséquences sur l’activité cognitive. De plus, les expériences décrites dans ce projet permettront d’étudier le rôle des glucocorticoïdes dans un contexte d’obésité induite par des régimes obésogènes, sur les maladies hépatiques, la fonctionnalité des organes sensibles à l’insuline et dans l’équilibre glycémique.
Bénéfices attendus
Cette étude vise à mieux comprendre comment les glucocorticoïdes impactent et modifient le comportement des animaux ainsi que le fonctionnement et la morphologie des tissus graisseux, notamment lors de traitements de longue durée. Plus largement, nous examinerons aussi les conséquences de leur action des glucocorticoïdes sur les maladies du foie (par exemple, l'accumulation de graisse dans le foie, l'inflammation, la fibrose ou la cirrhose), induites par des régimes riches en graisses. À terme, ces recherches pourraient montrer que bloquer l'action de ces hormones au niveau des tissus graisseux pourrait devenir une solution pour réduire les effets négatifs de ces traitements ou de ces régimes sur le métabolisme.
Procédures
Une partie des animaux seront soumis à un traitement par injections intrapéritonéales afin d’induire la modification génétique, à raison d’une injection par jour pendant 5 jours soit un total de 5 injections par souris. Les injections seront effectuées sur animal vigile à raison de quelques secondes par animal. Les animaux seront ensuite soumis à différents traitements via des régimes alimentaires spécifiques et/ou l’eau de boisson durant 4 jours à 20 semaines selon les groupes. Les animaux seront impliqués dans une mesure de composition corporelle (masse grasse, masse maigre, eau) à l’aide d’un équipement d’imagerie en plaçant l’animal dans un tube et en l’immobilisant durant moins de 2 minutes. Les souris seront soumises à des tests pour évaluer soit la tolérance au glucose et à l’insuline. Pour cela, après une mise à jeun (entre 5h et 15h selon les actes), les souris seront injectées au niveau de l’abdomen ou par voie orale et 6 prélèvements sanguins de faible volume sur une période de 2h seront réalisés pour mesurer l’évolution de la glycémie au cours du temps (2h pour chaque test effectué, 1 test par souris). Des souris adultes et âgées seront également soumises à des tests de comportement pour mesurer l’anxiété des souris traitées ou non (1 fois, 10 minutes par animal). Enfin, une partie des animaux subiront une injection unique au niveau de l’abdomen quelques minutes avant l’euthanasie. L’injection sera effectuée sur animal vigile à raison de quelques secondes par animal. L’ensemble des animaux seront ensuite euthanasiés par une méthode réglementaire afin de réaliser les différents prélèvements nécessaires pour les analyses. Une seconde partie des animaux seront anesthésiés et analgésiés pour réaliser un prélèvement sanguin (2-3 minutes) ou une chirurgie (8-10 minutes) immédiatement suivie de l’euthanasie en vue des prélèvements, sans réveil des animaux.
Impact sur les animaux
Les modèles transgéniques inductibles subiront des injections pour induire l’invalidation du gène d’intérêt. Les administrations entrainent une contrainte/stress liée à la contention, à la piqure qui sont légers et de courte durée. Une partie des animaux subiront des traitements aux glucocorticoïdes ou seront exposés pendant plusieurs semaines à des régimes obésogènes pouvant induire une obésité associée à une insulino-résistance et le développement des pathologies hépatiques qui restent néanmoins asymptomatiques d’un point de vue phénotypique. Les animaux soumis à une mesure de la composition corporelle subiront un stress de courte durée lié à leur placement en boites de contention durant la mesure (1 fois, environ 2 minutes). Les souris seront inclues dans plusieurs tests de phénotypages métaboliques. Ces phénotypages seront réalisés sur des souris à jeun, pour lesquels l’alimentation aura été supprimée auparavant (entre 5h et 15h en fonction des tests mis en œuvre). Cela pourrait induire une sensation de faim au cours de ces périodes. Elles seront également amenées à suivre des challenges métaboliques. Ces manipulations pourront entrainer un stress et une douleur de courte durée (contention, administration par orale et/ou injection, prélèvement sanguin de faible volume) ou des effets physiologiques tels qu’une hypo- ou une hyperglycémie. Les tests de comportement seront potentiellement générateurs de stress et ou d’angoisse en raison de la néophobie du modèle rongeur. Enfin, avant l’euthanasie en vue des différentes analyses, une partie des animaux subira une unique injection au niveau de l’abdomen pouvant induire un léger stress lié à la contention et une douleur de courte durée au point d’introduction de l’aiguille. Les animaux seront ensuite euthanasiés après quelques minutes par une méthode réglementaire. Une autre partie des animaux seront anesthésiés et analgésiés afin d’effectuer un prélèvement sanguin terminal qui sera suivi d’une euthanasie sans réveil des animaux.
Devenir
L’ensemble des animaux impliqués dans ce projet seront euthanasiés à l’issus des actes mis en œuvre par une méthode réglementaire effectuée selon les bonnes pratiques. L’euthanasie des animaux est requise pour l’étude histologique ou biochimique des tissus sensibles à l’insuline des animaux.
Remplacement
Cette étude vise à mieux comprendre comment les glucocorticoïdes impactent et modifient le comportement des animaux ainsi que le fonctionnement des tissus graisseux, ainsi que d’autres organes sensibles à l’insuline tels que le foie. D’un point de vue évolutif le GR apparait chez les vertébrés terrestres et plus particulièrement chez les mammifères, justifiant l’utilisation d’un modèle mammifère dans ce projet. Ce travail de physiologie intégrée permettra de comprendre d’une part, l’activité sensori-motrice et le degré d’anxiété des animaux et d’autre part, les communications inter-organes et les régulations métaboliques entre les différents tissus. Aucun modèle cellulaire ne permet de reproduire le comportement des animaux et les interactions inter-organes et la complexité d’un organisme entier avec tous les acteurs cellulaires rentrant en jeu. L’utilisation d’un modèle petit rongeur, comme la souris, se justifie par l’espérance de vie relativement courte de ces animaux, permettant la réalisation du projet dans le temps imparti (5 ans).
Réduction
Le projet impliquera un total de 3648 animaux. Nous limitons au maximum le nombre d’animaux par groupe de façon à obtenir des résultats statistiquement fiables. A cause des variabilités inter-animales et intergroupes, un nombre trop restreint d’animaux engendrerait des résultats trop variables et non valides. Compte tenu des données de la littérature (variabilité attendue) et des effets espérés, un test de puissance statistique a été utilisé pour déterminer le nombre minimum d’animaux nécessaire pour cette étude. Les procédures expérimentales ont été affinées pour éviter l’utilisation inutile de souris. En effet, les procédures expérimentales et les tests statistiques ont été validées dans des études précédentes. Nous adapterons chaque test statistique en fonction du type de résultats et d’analyse à effectuer.
Raffinement
L’ensemble des procédures a été mis au point afin de permettre une interprétation fiable dans le respect du bien-être animal, en limitant la douleur et le stress. Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation, les animaux disposent de nourriture et d’eau ad libitum. Nous nous efforçons à chaque instant de raffiner nos procédures afin de garantir le bien-être des animaux en cours de procédure grâce à une surveillance attentive (points limites) et des soins adaptés (anesthésie, analgésie). La principale contrainte concerne les injections intrapéritonéales pour induire le modèle génétiquement modifié. Les administrations de traitement via l’eau de boisson seront surveillées et les biberons changés 3 fois par semaine afin de garantir une bonne qualité de l’eau de boisson. Les régimes seront placés en faible quantité afin de garantir une qualité optimale de l’aliment et son appétence. Les différentes explorations métaboliques et comportementales mises en œuvre seront effectuées par du personnel formé au geste et selon des protocoles maitrisés et les mises à jeun seront réduites au maximum pour réduire la contrainte sans compromettre l’obtention des résultats scientifiques De plus, afin de limiter les effets indésirables, les animaux seront suivis quotidiennement par du personnel formé et compétent afin de détecter toute anomalie. Un suivi du poids sera mis en œuvre tout au long du projet. Des points limites ont été établis sur la base de précédentes études sur ce type de modèles expérimentaux. Les mesures appropriées seront mises en œuvre selon les observations réalisées (soins, etc.) et la structure en charge du bien-être animal ainsi que le vétérinaire pourront être sollicités, le cas échéant.
Choix des espèces
Justification de l’espèce : Le récepteur aux glucocorticoïdes, tel que présent chez l’homme, est spécifique des mammifères et ne permet pas l’utilisation d’autres organismes modèles plus simples. Plusieurs modèles murins transgéniques seront utilisés au cours de notre projet afin de répondre aux différentes questions scientifiques. Justification des stades de développement : Les souris transgéniques seront utilisées à l’âge adulte et/ou âgées car nous étudions l’impact des glucocorticoïdes sur des tissus et organes matures, totalement différenciés.
Étude de la perméabilisation de la barrière hémato-encéphalique par l’ultrason et la radiothérapie : applications pour la biopsie liquide
- Recherche appliquée
- Cancers
Des cellules tumorales sont greffées dans le cerveau de 410 souris immunodéprimées, qui subissent ensuite jusqu'à trente-cinq gavages sur animal vigile, cinq séances d'ultrasons ou de radiothérapie sous sédation, quatre prélèvements de sang et jusqu'à douze séances d'imagerie. Toutes sont utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, et tuées à l'issue. Le porteur affirme que les doses de radiothérapie et d'ultrasons "ne déclenchent pas de nuisance", tout en décrivant des symptômes neurologiques et de l'apathie en fin de procédure. Leur cerveau et leur liquide céphalorachidien sont prélevés après la mise à mort, pour mesurer ce que l'ouverture de la barrière hémato-encéphalique laisse passer dans le sang.
Objectifs
Les tumeurs cérébrales malignes représentent la principale cause de décès liés au cancer chez les enfants, les adolescents et les jeunes adultes. Le succès du traitement actuel comprenant la chimiothérapie, la radiothérapie et la chirurgie reste très limitée avec une survie qui s’est très peu améliorée au cours des 20 dernières années. Il est actuellement très difficile pour les cliniciens d'évaluer la réponse au traitement et d'anticiper la résistance de la tumeur ou la rechute, ce qui limite le développement de nouvelles thérapies. Lorsque les cellules tumorales meurent, elles se désintègrent et répandent leur contenu dans les fluides biologiques comme le sang ou le liquide céphalo-rachidien. Ce matériel génétique flottant, détectable dans les liquides biologiques, contient des informations différentes mais complémentaires sur la tumeur. Dans le contexte spécifique des tumeurs cérébrales, une barrière de vaisseaux sanguins visant à protéger le cerveau, limite aussi le passage des biopsies liquides dans le sang ainsi que la pénétration d'agents chimio thérapeutiques dans le cerveau. Cependant, de récent progrès technologiques ont permis d’ouvrir cette barrière de manière temporaire à l'aide d'ultrasons. Des études ont également montre que lors d’un traitement avec radiothérapie, la barrière hémato-encéphalique devenait plus perméable. Dans le projet proposé, nous allons donc utiliser ces approches pour tester la pénétration dans le cerveau de nouveaux médicaments mais aussi collecter une plus forte concentration de biopsies liquides et en extraire des données génétiques grâce à des technologies de pointe.
Bénéfices attendus
L’étude des tumeurs cérébrales pédiatriques représente un défi majeur en oncologie pédiatrique. Une approche de biopsie liquide non invasive pourrait présenter plusieurs avantages. À court terme, l'ouverture de la barrière hémato-encéphalique est temporaire, se rétablissant lentement en quelques heures ou jours. L'optimisation du moment des prises de sang permettra d'établir un modèle plus précis pour les futures expériences. Les échantillons de sang sont prélevés dans l'heure suivant l'impulsion ultrasonore. Si nos résultats montrent qu'un autre moment de prélèvement est plus efficace, cela pourrait entraîner une révision du protocole clinique. Par ailleurs, nous prévoyons de recueillir des échantillons sanguins dans le cadre d'un essai clinique pendant que les patients reçoivent leur radiothérapie. Les résultats de cette étude pourraient aider à déterminer le moment optimal pour les prélèvements sanguins. À terme, la biopsie liquide pourrait permettre de surmonter les limites des biopsies standards, qui nécessitent des procédures chirurgicales invasives souvent contre-indiquées en fonction de la localisation de la tumeur. Ces interventions peuvent également entraîner des complications neurologiques. L’identification d’altérations moléculaires spécifiques est cruciale dans le diagnostic et le traitement des tumeurs du système nerveux central, car elle permet de concevoir des thérapies ciblées et personnalisées. De plus, les biopsies standard peuvent ne pas refléter l’intégralité du génome tumoral, notamment dans le cas de tumeurs hétérogènes. Quant à elle, la biopsie liquide offre une vue d’ensemble du génome tumoral, même dans les tumeurs multifocales. Un autre avantage majeur est la possibilité de réaliser des prélèvements répétés, ce qui permet de suivre l’évolution de la tumeur à long terme, d’évaluer la réponse au traitement et de détecter précocement une rechute moléculaire.
Procédures
Le animaux subiront une seule fois une greffe de cellules tumorale dans le cerveau sous anesthesie générale. Il s'agit d'une chirurgie qui dure une dizaine de minutes au maximum. L'application des ultrasons externe est une procédure qui nécessite la sédation des souris pendant environ 5 minutes (dépendant du temps d'exposition aux ultrasons). Le traitement de radiothérapie nécessite la sédation des souris pendant environ 5 minutes (dépendamment de la dose de traitement). Il y aura 5 séances d'ultrasons ou 5 séances de radiothérapie selon les animaux. Certains animaux auront 4 prélèvements de sang sous anesthésie générale (durée : moins d'une minute). Des animaux pourront avoir entre 14 et 35 gavages, vigiles, durée 1 minute. Des animaux auront des séance d'imagerie une fois par semaine (maximum 12 séances, sous anesthésie générale, durée 10 minutes).
Impact sur les animaux
Les animaux seront greffés avec des tumeurs par injection intracérébrale. De ce fait, en fin de procédure, des animaux pourront présenter des symptômes neurologiques modérés, principalement de l'apathie. Les doses de radiothérapie et d'ultrasons utilisées sont bien tolérées par les animaux et ne déclenchent pas de nuisance. Les prélèvements de sang, et les injections sous anesthésie locale ou générale entraîneront une contrainte légère (stress avant anesthésie).
Devenir
Les animaux seront euthanasiés afin de faire des études et analyses sur les cerveaux et les liquides céphalorachidiens.
Remplacement
À l'heure actuelle, il n'existe pas de modèle alternatif qui récapitule correctement la barrière hémato-encéphalique, il est donc essentiel d'utiliser des animaux vivants pour valider cette perméabilisation. De plus, il n'existe pas de modèle in vitro pour tester les fluides corporels tels que le sang et le liquide céphalo-rachidien, ainsi que l'impact de l'administration de médicaments anti-cancéreux dans les conditions testées d'ouverture de la barrière hémato-encéphalique. Ces études chez l’animal nous aideront à passer à la pratique clinique. (essais chez l'Homme).
Réduction
La croissance tumorale est mesurée par la détection d un marqueur sur animal vivant. Ce suivi longitudinal permet de déterminer le volume tumoral au cours du temps, ce qui rend les statistiques beaucoup plus puissantes et permet de réduire le nombre d'animaux dans le projet. Par conséquent, le nombre d'animaux par procédure est réduit et la souffrance des animaux peut être prédite le plus tôt possible.
Raffinement
Les animaux seront surveillés quotidiennement et leur comportement sera évalué. Ils recevront également un analgésique dès l'apparition de signes cliniques. Les interventions sont réalisées sous anesthésie générale . Une anesthésie locale sera appliquée avant les injections. Des points limites précoces ont été définis et seront strictement appliqués.
Choix des espèces
La souris est le modèle de choix en oncologie, en raison de sa proximité immunologique avec l'homme. L'utilisation de modèles de souris immunodéprimées permet également de créer des modèles pertinents en greffant des tumeurs humaines. Les animaux utilisés auront 7 à 8 semaines correspondant à l’âge de l'adolescent/ jeune adulte ce qui représente la tranche d'âge au diagnostic des tumeurs cérébrales sur lesquelles nous travaillons.
Mise au point d’un traitement de l’obésité nouvelle génération: le nanocatalyseur biogénique.
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
Tuées à l'issue parce que leur obésité, selon le porteur, leur interdit d'être maintenues en vie, 160 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie est rendue obèse par un régime à 60 % de lipides, les autres le sont par une mutation du gène de la leptine qui les rend morbidement obèses dès la cinquième semaine de vie. Elles reçoivent une ou deux injections d'un nanocatalyseur dans les coussinets graisseux de l'abdomen, dix minutes d'exposition à une lampe infrarouge, des prélèvements sanguins, un passage en cage à métabolisme et deux heures à 4 °C. Le porteur qualifie ce composé de "traitement révolutionnaire" qui "ouvre sans conteste des perspectives thérapeutiques prometteuses", alors que l'étude décrite est son premier test sur un animal vivant.
Objectifs
L'obésité est une pandémie mondiale. En 2019, un indice de masse corporelle supérieur à la norme a causé 5 millions de décès. Ceci suggère un besoin urgent de nouveaux traitements. Le brunissement du tissu adipeux blanc est une nouvelle cible thérapeutique prometteuse pour lutter contre l’obésité. En effet, pour mieux combattre le froid, les cellules adipeuses brunes produisent des protéines transformant l’énergie graisseuse en chaleur et brûle ainsi les calories stockées. Chez l’homme, le tissu adipeux est constitué à 95% de graisse blanche et 5 % de graisse brune. Il a été montré que l’activation spécifique de certaines protéines du tissu adipeux blanc permet sa transformation en tissu adipeux brun et ainsi l’élimination des calories excédentaires sous forme de chaleur. Plusieurs molécules agissant sur la voie de signalisation intracellulaire des récepteurs régulant la fonction des adipocytes pour augmenter le métabolisme oxydatif, ont déjà été développées mais elles ont toutes montré des effets secondaires délétères Dans ce projet, nous avons développé un nanocatalyseur induisant la transformation des cellules adipeuses blanches en tissu adipeux brun. Les études préalables que nous avons faites in vitro ont montré qu’il induit un renouvellement important des adipocytes, et reste non toxique pour ces cellules. Pour tester son effet in vivo, nous voulons cibler le tissu adipeux blanc de souris obèses par injection du nanocatalyseur dans les coussinets adipeux abdominaux. La présence d’acides gras sera contrôlée dans le sang, l’urine et les féces avant l’injection puis 15 et 30 jours après l’injection. La pesée des souris sera réalisée quotidiennement ainsi que le contrôle de la prise de nourriture et d’eau. L’étude sera réalisée sur 2 modèles de souris obèses : des souris nourries avec un régime riche en lipides et des souris génétiquement obèses. La 1ère étape est un test unique fait sur un petit nombre d’animaux afin de vérifier l’innocuité du catalyseur et de déterminer la dose optimale à utiliser. La 2ème étape permettra de tester 4 structures de nanocatalyseur différant de quelques acides aminés et de déterminer celle qui est la plus efficace et la plus fonctionnelle. Un replicat unique du protocole utilisant la structure du nanocatalyseur la plus efficace sera ensuite réalisé pour asseoir la robustesse statistique des résultats en vue de les publier.
Bénéfices attendus
Ce projet s'inscrit dans le cadre du développement d'un composé anti-obésité visant l'humain. Ce nanocatalyseur multifonctionnel qui comprend de l'hème et des acides aminés, ouvre sans conteste des perspectives thérapeutiques prometteuses pour le traitement de l’obésité et plus largement pour traiter les maladies cardiovasculaires. C’est un traitement révolutionnaire ayant une application à visée humaine personnalisée là où les traitements médicaux traditionnels ont leurs limites. L’étude décrite dans ce projet constitue la première étape testant la fonctionnalité in vivo chez la souris de ce nanocatalyseur transformant les cellules adipeuses blanches en tissu adipeux brun après tout un travail de mise au point préalable in silico et sur culture cellulaire in vitro. C’est une étape clé dans la réalisation de ce nouveau traitement contre l’obésité. Le nombre d’animaux utilisé pour chaque étude est minimisé, l’étude exploratoire déterminera la concentration de nanocatalyseur optimale et l’étude confirmatoire, la structure la plus fonctionnelle et efficace.
Procédures
Au cours du projet, les animaux recevront une injection unique de biocatalyseur lors de l’étape 1 et deux injections à un mois d’intervalle lors de l’étape 2. Liste des interventions faites sous anesthésie gazeuse : -l’injection du nanocatalyseur dans les coussinets graisseux de la souris d’une durée de 20 secondes. -l’exposition de l’abdomen des animaux à une source de lumière infrarouge commerciale (à usage médical) pendant un maximum de 10 minutes juste après l’injection du nanocatalyseur. -les prélèvements sanguins d’une durée de 1 min chacun. Liste des interventions faites sur animal vigile : -La récupération de selles et d’urine après avoir mis les animaux en cage à métabolisme pendant 30 min. En cage à métabolisme, les souris ont un accès libre à la nourriture et à la boisson. - Le test de tolérance au froid (4°C) d’une durée de 2h, nous utiliserons une caméra infrarouge avancée pour surveiller sans contact et en permanence la température cutanée des souris. Les souris dont la température cutanée aura baissé de plus de 1°C par rapport au début de l’expérimentation seront remises à température ambiante et réchauffée sous une lampe infra rouge médicale.
Impact sur les animaux
L’injection du nanocatalyseur dans les coussinets adipeux de la souris peut engendrer une légère douleur, ainsi que l’exposition consécutive de l’abdomen des animaux à une source de lumière IR (à usage médical) pendant 10 minutes. Le prélèvement sanguin peut également être douloureux. Bien que peu probable, la toxicité potentielle du nanocatalyseur est aussi à envisager dans les effets indésirables attendus sur les animaux particulièrement lors de la 1ère étape du projet. L’état d’obésité obtenu chez les groupes de souris ayant une alimentation enrichie en lipides ainsi que l’état d’obésité avéré des groupes de souris obèses génétiquement est à prendre en compte dans les nuisances potentielles attendues sur les animaux même si des mesures de suivi, de soins et de conditions d’hébergement seront prises en conséquence. Avec l’âge et la prise de poids, ces animaux seront en perte de mobilité. Ils seront susceptibles de développer des maladies métaboliques chroniques. L’exposition au froid est également à considérer.
Devenir
Les animaux sont euthanasiés en fin de procédure car leur autopsie et les prélèvements de coeur, de foie et de rein de tissu adipeux blanc et brun sont nécessaires pour compléter notre étude. De plus, ce sont des animaux obèses qui ont des facteurs de comorbidité importants et ne peuvent être maintenus en vie.
Remplacement
Le recours à la pratique sur animal pour valider la fonctionnalité thérapeutique de ce nanocatalyseur est essentiel. Cette validation arrive au terme de plusieurs longues étapes de mise au point in silico et d’études de sa fonctionnalité in vitro. Il a d’abord été élaboré in silico en utilisant des logiciels de conception. Son efficacité et sa toxicité ont également été évaluées in silico au moyen de logiciels puis il a été testé in vitro sur culture de cellule. Toutes les expériences in vitro possibles ont été réalisées au préalable. Tous les critères étant validés, il doit être testé in vivo car les expériences sur la souris constituent l'étape ultime dans le développement de cette nouvelle thérapie et ne peuvent être remplacées par des méthodes alternatives. Nous avons fait tout notre possible pour remplacer l’expérimentation sur l’animal qui arrive en bout de chaine d’étude et seulement après la validation des tests in vitro et de l'étape 1 in vivo.
Réduction
Lors de la 1ère étape du projet déterminant la dose optimale de nanocatalyseur à utiliser, un total de 16 souris nourries avec un régime riche en lipides et 16 souris génétiquement obèses seront utilisées. La 2ème étape du projet permettra de tester 4 structures différentes de nanocatalyseur et de préciser celle qui est la plus efficace et la plus fonctionnelle. Un replicat unique du protocole utilisant la structure du nanocatalyseur la plus efficace sera ensuite réalisé pour valider statistiquement les résultats en vue de les publier. Pour la 2ème étape du projet, avec l’aide d’un biostatisticien, nous avons établi : -qu’un protocole type utilisera 16 souris nourries avec un régime riche en graisses et 16 souris génétiquement obèses -que 4 protocoles types seront réalisés pour tester les 4 structures de nanocatalyseur (1 structure de nanocatalyseur par protocole type). - que la structure du nanocatalyseur déterminée comme étant la plus fonctionnelle et la plus efficace pour le brunissement des adipocytes donnera lieu à un replicat unique du protocole type en vue d’asseoir la robustesse statistique des résultats et de les valider statistiquement. Sur 2 ans, nous utiliserons un total de 160 souris maximum et moins si les résultats escomptés sont obtenus avant. Pour le test au froid, nous n’utiliserons pas de groupes d’animaux supplémentaires. Le nombre de souris utilisées par lot est calculé au plus juste pour interpréter et valider statistiquement les résultats. Les groupes de souris témoins négatifs de la 1ère étape du projet seront réutilisés dans l’étape 2 et non pas en surnuméraire. La taille de l'échantillon a été estimée selon des hypothèses appropriées et les résultats seront analysés avec un test statistique approprié. Selon ces hypothèses, nous avons obtenu une taille de groupe de huit animaux. Les animaux seront assignés au hasard aux groupes expérimentaux. Les données seront traitées en aveugle. Tous les animaux en bonne santé avant et pendant l'expérience seront inclus dans l'étude. Si des signes de détresse, de douleur et de perte d'état corporel sont observés, les souris seront exclues du protocole et prise en charge par des antalgiques.
Raffinement
Dès leur entrée à l’animalerie et pour toutes les souris, la surveillance sera quotidienne, des croquettes seront mises dans une mangeoire dans la cage pour faciliter l’accès à l’alimentation des animaux obèses ainsi que l’utilisation de biberons à pipettes longues. La fréquence de change sera de 2 fois par semaine (les souris obèses sont diabétiques et urinent plus) et les souris seront hébergées par 4 dans une cage. Avant le début du protocole, les animaux seront pesés à l’occasion des changes pour éviter de les perturber avec mesure de la prise de nourriture et de boisson. Une grille d’évaluation clinique du bien-être (BEA) spécifique au protocole sera mise en place pour chaque animal dès son arrivée avec un scoring du comportement (attitude dans la cage), de l’aspect physique (aspect du poil), de la physiologie (hyperventilation, déshydratation) et de l’évolution du poids. Ce qui permettra d’adapter un traitement antalgique selon le score obtenu. Une surveillance renforcée des souris sera effectuée après l’injection du nanocatalyseur : toutes les 2h pendant 12h puis toutes les 12h pendant 72h et enfin quotidienne avec contrôle de la consommation de nourriture, de la boisson, pesée des souris et observation de leur état général. Des points limites adaptés seront mis en place pour les souris obèses de ce projet. Durant l’exposition au froid, nous utiliserons une caméra IR avancée pour surveiller sans contact et en permanence la température cutanée des souris mais si la température corporelle d’un animal baisse de 1°C, il sera immédiatement retiré et réchauffé sous une lampe infrarouge. Durant l’expérience, pour éviter toute douleur, la plupart des actes seront faits sur souris anesthésiées : l’injection du nanocatalyseur, l’exposition de l’abdomen à une source de lumière IR, ainsi que le prélèvement sanguin.
Choix des espèces
Chez l’homme, l’obésité résulte de facteurs alimentaires, génétiques/épigénétiques et environnementaux. Elle est due à : 1) une alimentation trop riche, une activité physique faible 2)une prédisposition génétique : 8 gènes responsables d’obésité monogénique et 22 gènes de prédisposition à l’obésité ont été identifiés. Par conséquent, nous utiliserons, ici, les 2 modèles de souris développés spécifiquement pour les études sur l’obésité : -l’un reproduit les conditions humaines d’obésité alimentaire avec insulino-résistance : souris nourries avec un régime enrichi en lipides 60% pendant 30 jours. -le modèle génétiquement obèse est proche de l’obésité génétique humaine (mutation du gène codant pour la leptine également identifiée chez l’homme). Elles présentent une obésité morbide apparaissant 4 à 5 semaines après la naissance, s'accompagnant de troubles métaboliques. La prise en charge des animaux obèses est décrite dans les procédures. Ces animaux sont de jeunes adultes mâles de 25 grammes soit 35 à 42 jours environ. C'est à ce stade de développement que la courbe de croissance des souris s'infléchit et que les fonctions physiologiques de l'animal ont atteint leur maturité. Notre étude à visée humaine doit être réalisée sur souris adultes comme le sont la plupart des études précliniques de ce type en recherche fondamentale.
Étude de l’effet du blocage du métabolisme des acides gras par traitement préventif dans un modèle murin d’asthme chronique allergique
- Recherche fondamentale
- Système respiratoire
Pour tester si le blocage du métabolisme des acides gras réduit le remodelage des bronches, 204 souris femelles vont être utilisées dans des procédures déclarées d'un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent deux injections d'allergène dans l'abdomen puis jusqu'à quarante-quatre instillations dans le nez sous anesthésie gazeuse, jusqu'à développer un asthme. Les mesures respiratoires se font par trachéotomie sous anesthésie et sans réveil, alors que la déclaration de gravité ne compte aucune procédure sans réveil. Le porteur annonce des points limites portant sur la perte de poids, le comportement anormal et la difficulté respiratoire, et prévoit de corriger toute gêne respiratoire par quinze secondes de bronchodilatateur.
Objectifs
L’asthme est une maladie très fréquente des voies respiratoires qui touche 300 millions de personnes dans le monde. Le terme « d’asthme sévère » s’applique aux patients présentant un asthme dont le contrôle est impossible malgré des traitements inhalés à fortes doses. Un des besoins non couvert dans l’asthme sévère est la prévention efficace des exacerbations. Ces exacerbations sont des épisodes caractérisés par une majoration des symptômes d'essoufflement, de toux, de respiration sifflante ou d'oppression thoracique et par une diminution de la fonction respiratoire. L'asthme est caractérisé par une hyperréactivité, une inflammation et un remodelage bronchique. Le remodelage bronchique est un changement structurel qui comprend entre autres l’augmentation de la taille du muscle lisse bronchique. La taille du muscle lisse bronchique est une valeur très importante, car son augmentation est associée à une fonction respiratoire dégradée et à un taux d’exacerbation plus élevé. L’objectif de ce travail est d’étudier si le blocage du métabolisme des acides gras par un fragment d’anticorps contre une des molécules de cette chaine métabolique au moment d’installation des caractéristiques de l’asthme est capable de diminuer les symptômes de la maladie dans le modèle murin de l’asthme chronique allergique.
Bénéfices attendus
Ce projet montrera si le blocage d’une des molécules qui jouent le rôle important de régulation du métabolisme énergétique dans les muscles lisses bronchiques permet de diminuer les symptômes d’asthme et notamment de remodelage du muscle lisse bronchique chez les animaux de laboratoire. Les données ainsi obtenues ouvriront la voie pour la nouvelle thérapie de cette pathologie respiratoire.
Procédures
Les animaux seront soumis à quarante-quatre (maximum) instillations intranasales sous anesthésie gazeuse (durée jusqu’à 2 minutes) et les deux injections intra-péritonéales de l’allergène (2 injections). Les mesures de paramètres respiratoires d’une durée de 10 minutes seront faites par la méthode de trachéotomie sur les animaux anesthésiés dans la procédure sans réveil.
Impact sur les animaux
Les animaux vont subir un léger stress suite aux contentions pour l’injection/l’instillation des allergènes et un bref placement dans une boîte en plexiglass. Les souris ressentiront une légère douleur des piqûres pendant l’injection. L’anesthésie sous isoflurane induit également un léger stress. La sensibilisation aux allergènes induit des symptômes asthmatiques chez l’animal : l’inflammation des voies respiratoires et éventuel remodelage bronchique. Ces symptômes peuvent survenir après l’instillation de l’allergène et éventuellement provoquer une dyspnée (un essoufflement). Après l’anesthésie, l’opérateur observera les animaux et toute dyspnée sera corrigée par l'utilisation d’un broncho-dilatateur d’action rapide.
Devenir
L’objectif de ce projet est d’estimer l’efficacité de traitement contre le remodelage bronchique dans l’asthme. Suite au développement des symptômes d’asthme, les animaux recevront le traitement et les paramètres respiratoires seront réalisés. Puis les animaux seront mis à mort et les organes seront prélevés et analysés au laboratoire.
Remplacement
En raison de la complexité de la communication intercellulaire menant à la maladie, il n’existe pas de modèle in vitro qui permet d’estimer l’évolution du remodelage bronchique dans l’asthme. Grace au modèle animale, nous testerons les hypothèses apparues après nos résultats in-vitro sur les lignées cellulaires. L’utilisation du modèle murin d’asthme chronique allergique dans nos études nous donnera une meilleure compréhension des phénomènes et à terme de proposer des traitements plus efficaces pour la prise en charge des personnes asthmatiques.
Réduction
Se souciant de réduire le nombre des animaux en expérimentation, comme pour chaque test statistique, nous avons défini le nombre de souris par groupe pour obtenir des résultats significatifs, et nous réaliserons de multiples études ex vivo sur différents organes et selon différentes techniques. Nos expériences ne seront pas répétées. Nous allons comparer les organes des groupes de souris asthmatiques avec ceux des animaux témoins qui recevront ou non le traitement pouvant diminuer les symptômes d’asthme. Comme il a été déjà démontré par nos travaux précédents, les groupes de souris doivent être composés de 10 souris minimum afin de mettre en évidence une différence significative sur les différents paramètres analysés grâce aux pléthysmographie invasive notamment la résistance bronchique dont la variabilité est importante. Afin d’analyser l’inflammation broncho-alvéolaire nous utilisons les 6 animaux par groupe.
Raffinement
Afin de diminuer la souffrance et l’angoisse des animaux, des dispositifs sont prévus (anesthésie pour les instillations), raffinement des conditions d’hébergement (hébergement en groupe sociaux, frisottis et bâtonnets), vérification par la structure en charge du bien-être des animaux et nous avons soigneusement décrit des points limites en relation avec notre protocole (critères de perte de poids, comportement anormal ou difficulté respiratoire). La dyspnée éventuelle induite par les instillations intranasales peut être traitée par la nébulisation pendant 15 s d’un broncho-dilatateur d’action rapide.
Choix des espèces
La souris est une espèce classiquement utilisée pour l’étude de la réactivité des voies aériennes normales et pathologiques. De plus, le laboratoire utilise cette espèce depuis plusieurs années, et dispose donc dans cette espèce, de nombreuses données sur lesquelles s’appuie la présente étude. Les animaux utilisés sont des femelles. La majorité des études sur l’asthme est menée sur les souris femelles. L’utilisation des femelles permet de rapprocher le modèle murin de la maladie humaine car la sévérité de l’asthme est plus fréquente chez la femme que chez l’homme. Les animaux utilisés pour commencer le protocole sont des jeunes adultes âgés de 5 à 10 semaines. La plupart des études scientifiques dans le domaine pneumologique sont réalisées sur les animaux de cet âge.
Interêt de molécules mimétiques de Wnt dans la prise en charge des maladies cardiovasculaire
- Maintien des lignées génétiquement modifiées
- Recherche appliquée
- Troubles endocriniens
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
- Système nerveux
Soumises pendant deux à cinq mois à un régime riche en cholestérol, puis à huit ou vingt injections pratiquées sur animal conscient, 760 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur indique qu'elles développent en fin de régime un œdème du visage et des membres, et qu'elles perdent du poids. Leur queue est amputée d'un demi-millimètre pour le génotypage, sur animal vigile jusqu'au dixième jour de vie. L'objet immédiat est de tester des mimétiques d'une protéine régulant le cholestérol, la meilleure prise en charge des patients atteints d'athérosclérose étant renvoyée au long terme et à des résultats "concluants".
Objectifs
Les maladies cardiovasculaires affectent beaucoup d’organes comme le cœur, le cerveau ou le foie. Une part importante de ces affections est due à l’accumulation de cholestérol dans la paroi des artères ou dans les organes. Ainsi, certaines maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer ou la maladie de Niemann-Pick sont liées directement ou indirectement à l’accumulation de cholestérol dans les cellules du cerveau. Cette accumulation de cholestérol dans la paroi vasculaire peut également être responsable des accidents vasculaires cérébraux (AVC) et infarctus du myocarde (IF). Comme pour l’IF et les AVC, le cholestérol peut également former des agrégats dans les parois des vaisseaux sanguins qui irriguent le cerveau, formant des lésions d’athérosclérose qui empêchent une bonne oxygénation des neurones et aboutissent à une altération du fonctionnement cognitif : la démence vasculaire. L’objectif de ce projet est l’identification de mimétiques chimiques d’une protéine spécifique qui permettra de réguler l’homéostasie du cholestérol dans les cellules. Nous étudierons comment ces mimétiques de la protéine en question permettent d’éviter l’apparition des complications neurodégénératives de l’accumulation du cholestérol dans les vaisseaux sanguins cérébraux.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra une connaissance fine de la survenue des atteintes cardiovasculaires liées aux dépôts de cholestérol dans la paroi des vaisseaux et des dépôts de cholestérol au niveau des cellules du système nerveuses central et de déterminer si l’injection d'un mimétique d'une protéine spécifique est en mesure de prévenir ou diminuer la gravité de ces atteintes cardiaques et cognitives. A long terme, si les résultats obtenus sont concluants, cette études permettra une meilleure prise en charge des patients atteints d'athérosclérose.
Procédures
Les animaux seront soumis à un régime riche en cholestérol pendant 2 ou 5 mois. Certains animaux (au maximum 760) seront soumis à 8 injections , soit 2 injections par semaine espacées de 2 à 3 jours (protocole de 2 mois de régime) ou 20 injections, soit 2 injections par semaine espacées de 2 à 3 jours (protocole de 5 mois de régime). Les animaux seront vigiles et le temps de la contention à la fin de l'injection sera d'environ 1 minute par animal. Les animaux subiront une biopsie de queue pour génotypage sous anesthésie (environ 1 min).
Impact sur les animaux
Les nuisances pour les souris lors des expérimentations sous régime pro-athérogène avec ou sans Intrapéritonéal, sont le développement d'oedème facial et des membres en toute fin de la période de régime pro athérogène. Un stress engendré par les injections lors des différents traitements et l'anesthésie finale en IP. Le traitement (en début de régime et après traitement avec les anticorps) peut potentiellement entraîner une perte de poids. Le génotype de ces souris est vérifié par PCR sur un prélèvement d’environ 0.5 mm de l’extrémité de la queue lors du processus d’identification par tatouage, ce qui est une source de stress, de nuisance et de douleur transitoire légère. Ce prélèvement est fait sur animal vigile jusqu'au 10ème jour après la naissance et sur animaux anesthésié du 10ème au 21ème jour après la naissance.
Devenir
Les animaux soumis à un régime riche en cholestérol et traités par les mimétiques seront mis à mort pour prélever les organes à des fins de caractérisation histologiques et biochimiques et ainsi répondre aux objectifs de l'étude.
Remplacement
L'accumulation de cholestérol de l'alimentation dans la paroi des artères aboutit à une maladie appelée athérosclérose qui peut entraîner des infarctus, des accidents vasculaires cérébraux et également une démence vasculaire et des maladies neurodégénératives. Il n'est pas encore possible de nos jours de modéliser in vitro ou in silico les processus liés à l'accumulation de cholestérol dans la paroi des vaisseaux, ni au niveau des cellules du système nerveux central. Etant donné qu'une partie des apports en cholestérol est alimentaire et que nous mettons en place un régime spécifique qui mime ces apports, nous ne pouvons pas utiliser un modèle cellulaire pour cette étude, mais un modèle animal qui reproduit toutes les conditions physiopathologiques des effets d'un tel régime. L'efficacité et la toxicité de ces molécules ont été testées sur un modèle de cellules avant l'utilisation sur la souris.
Réduction
Si nous arrivons à mettre rapidement en évidence un effet positif d'un des mimétique sur l'accumulation de cholestérol dans la paroi des vaisseaux ou dans les cellules du système nerveux central, nous n’utiliserons pas le nombre total d’animaux demandé (760 animaux sur 5 ans pour la procédure ). Si la significativité du paramètre étudié est atteinte avant l’utilisation du nombre d’animaux prévu pour le groupe considéré, nous arrêterons les expérimentations avant l’utilisation du nombre maximale d’animaux. La taille des groupes a été déterminée mathématiquement et est au minimum de 15 animaux en tenant compte de la mortalité due à la longueur de l'expérimentation pour obtenir des résultats statistiquement interprétables.
Raffinement
Nous mettrons en place différents points limites dans notre expérimentation pour atténuer autant que possible la gêne de nos animaux liée au régime riche en cholestérol que nous leur donnerons : ces points limites sont définis en tenant compte de l’aspect et du comportement des animaux au cours du régime. Le suivi de l’état des animaux sera quotidien et les animaux seront soumis à une inspection visuelle. Dès qu'un animal atteint un des points limites, il sera euthanasié et ces organes prélevés pour étude. Si la significativité du paramètre étudié est atteinte avant l’utilisation du nombre d’animaux prévu pour le groupe considéré, nous arrêterons les expérimentations avant l’utilisation du nombre maximale d’animaux. Le stress engendré par les différentes pratiques expérimentales sera limité au maximum. Les animaux seront entre 3 et 5 par cagée, leur environnement sera enrichi par des carrés de coton pour l’édification du nid (changement toutes les semaines). Des tunnels de change sont également ajoutés dans les cages pour diminuer le stress engendré par la préhension lors du change des cages et des buchettes de bois sont ajoutées pour que les animaux puissent user leurs dents.
Choix des espèces
La souris peut être génétiquement modifiée et permet ainsi d'étudier l'implication de gènes spécifiques dans la survenue des pathologies humaines. Nous utilisons un modèle de souris génétiquement modifiée qui permet une accumulation intracellulaire de cholestérol accélérée lorsqu'elles sont soumises à un régime riche en cholestérol, ce qui est difficile avec une autre espèce de rongeur. Pour ce projet, nous utilisons des souris de 3 mois qui ont atteint l'âge adulte. Après la période de régime riche en cholestérol, leur âge correspondra à l'âge d'apparition de la patholgie chez l'homme. De plus, chez la souris, la physiopathologie de la démence vasculaire est proche de celle que nous retrouvons chez l'homme.
Analyse des défaillances immunitaires dans un nouveau modèle de rats mutants
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
80 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La moitié est irradiée neuf minutes aux rayons X puis reçoit en intraveineuse la moelle osseuse prélevée sur les autres, et la moitié subit un prélèvement de sang derrière l'orbite de l'œil. Une lignée porte la mutation humaine du syndrome de DAVID, une maladie rare associant immunodéficience sévère et auto-immunité, ce que le porteur nomme un "phénotype dommageable". Il écrit que les études in vitro ont "largement validé" l'effet de cette mutation sur les lymphocytes, puis conclut que le recours aux rats reste "indispensable".
Objectifs
Des mutations sur le gène étudié ont été identifiées chez des patients atteints du syndrome de DAVID, maladie autosomique rare associant des syndromes d'immunodéficience sévère et d'autoimmunité, ainsi que des déficits de certaines hormones hypophysaires. Nous disposons au laboratoire d'un modèle rat porteur d'une des mutations identifiées chez des patients atteints du syndrome de DAVID. L'objectif est d'utiliser ce modèle pour analyser l'impact de cette mutation dans la fonction et la différenciation des lymphocytes, dans les phénomènes auto-immuns sévères et dans les mécanismes de "tolérance centrale thymique", mécanismes qui permettent à ces lymphocytes de ne pas attaquer le corps lui-même.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d'évaluer si la transplantation de cellules souches hématopoïétiques (cellules spécialisées qui se trouvent dans la moelle osseuse, l'organe responsable de la production de toutes les cellules sanguines : globules rouges, globules blancs, et plaquettes) serait susceptible de réduire la sensibilité aux infections récurrentes et de réduire les symptômes d'autoimmunité chez les patients porteurs de cette mutation dans le gène étudié.
Procédures
- 1 irradiation de 9 min aux rayons X (la moitié des animaux du projet) - une injection en intraveineuse de cellules de la moelle osseuse d'animaux donneurs. Les animaux seront ensuite placés sous lampe chauffante et surveillés jusqu’à leur réveil (la moitié des animaux). - Un prélèvement de sang derrière l'orbite de l'œil sous anesthésie et analgésie locale (gel ophtalmique) (la moitié des animaux). En cas d’atteintes de points limites avant la fin de la procédure, les animaux seraient mis à mort pour abréger leur souffrance.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables attendus sont principalement 1. légère douleur liée à l'injection de cellules de la moelle osseuse ; 2. douleur légère et de courte durée, ainsi qu’un stress lié au prélèvement sanguin réalisé derrière l'orbite de l’œil.
Devenir
Mise à mort de l'ensemble des animaux à la fin de l'expérimentation pour effectuer des prélèvements de tissus post-mortem.
Remplacement
Des études "in vitro" ont largement validé l'impact de la mutation du gène étudié dans la fonction et la différenciation des lymphocytes. Néanmoins, ces études in vitro ne sont pas suffisantes pour répondre au défaut de "tolérance centrale thymique" (mécanismes qui permettent aux lymphocytes de ne pas attaquer le corps lui-même) à l'origine des troubles auto-immuns sévères observés chez les patients atteints du syndrome de DAVID. Des études chez l'animal en utilisant ce modèle de rats génétiquement altéré sont donc indispensables.
Réduction
Le nombre d'animaux par groupe est réduit au nombre nécessaire et suffisant pour obtenir des résultats statistiquement significatifs. Quatre-vingt rats maximum ont été estimés pour réaliser ce projet. Ce chiffre pourra être revu à la baisse, pour: - les donneurs de moelle osseuse si la quantité de cellules obtenues est bien au-delà de la quantité nécessaire. Le surplus de cellules sera congelé pour être utilisé dans une autre expérience. - le nombre d'expériences indépendante pourra être réduit à 3 si les résultats sont fiables et assez reproductibles pour en tirer des conclusions solides.
Raffinement
Les animaux seront surveillés à chaque étape critique de la procédure: - suite à l'irradiation des animaux aux rayons X, - suite à l'injection de cellules de la moelle osseuse - suite au prélèvement de sang. Si un signe clinique sévère est observé et/ou un point limite atteint, l’animal sera sacrifié pour des raisons éthiques. Afin de réduire le stress, différents types d'enrichissement (briquettes de bois, tunnel en carton) sont placés dans les cages et les rats seront à 2-3 par cage pour éviter leur isolement. Si un animal présente des signes de faiblesse mais sans atteintes de points limites, il pourra faire l'objet d'un isolement temporaire pour éviter tout comportement agressif de ses congénères. Les animaux à phénotype dommageable seront suivis comme les autres : suivi de poids, surveillance de prostration éventuelle.
Choix des espèces
Les rats sont de bons modèles d'étude de par leur facilité d’entretien, de stabulation, de manipulation, et leurs similitudes physiologiques avec l’espèce humaine. L'utilisation préalable de ces animaux par des équipes scientifiques internationales permet à d’autres travaux de recherche de débuter avec une base solide (connaissances théoriques, modèles, équipement, …). De plus, le modèle rat a été choisi car nous disposons de 2 lignées de rats génétiquement modifiés pour ce projet: - une lignée de rats exprimant constitutivement une protéine fluorescente verte, utilisée comme donneurs de moelle osseuse - une lignée de rats porteurs de la mutation d'intérêt dans le gène étudié, utilisée comme receveurs de moelle osseuse. Nous utilisons cette lignée à phénotype dommageable parce que ces animaux sont porteurs d’une mutation dans le gène étudié, comme celle présente chez les patients atteints du syndrome de DAVID, et qui est à l'origine des troubles auto-immuns sévères observés chez ces patients. Les rats utilisés auront entre 6 et 7 semaines.
Efficacité thérapeutique des cellules stromales mésenchymateuses d’origine adipocytaire sur des modèles murins de sclérodermie systémique
- Recherche appliquée
- Troubles respiratoires
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
174 souris vont être utilisées, chacune recevant une injection sous la peau cinq jours par semaine pendant quatre à six semaines, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La bléomycine ou l'acide hypochloreux injectés leur font développer une fibrose de la peau et des poumons, et quarante d'entre elles subissent en plus une biopsie cutanée au punch dans le bas du dos. Toutes sont tuées pour prélever sang, poumons, rate et peau. Le bénéfice avancé reste conditionnel, valider un jour une thérapie cellulaire chez les personnes atteintes de sclérodermie systémique, quand la fibrose infligée aux souris est immédiate et le porteur affirme qu'observer l'"animal entier" est "indispensable".
Objectifs
L’objectif du projet est d’évaluer la possibilité d’utiliser des cellules stromales mésenchymateuses d'origine adipocytaire (ASCs) en clinique (traiter des patients atteints de sclérodermie systémique). Ainsi, nous évaluerons leurs effets thérapeutiques (réduction de l’inflammation et de la fibrose cutanée et /ou pulmonaire), leurs interactions avec différents types de cellules immunitaires et le(s) mécanisme(s) impliqué(s) dans leurs effets thérapeutiques.
Bénéfices attendus
Le bénéfice du projet sera de valider si la thérapie cellulaire de cellules stromales et en particulier d'origine adipocytaire (ASCs) est efficace pour contrer les troubles majeurs de la sclérodermie systémique que sont la fibrose cutanée et pulmonaire et, dans une moindre mesure, la production d’anticorps et d’apporter de nouvelles connaissances sur leurs effets thérapeutiques.
Procédures
Toutes les souris seront soumises à une injection intra-dermique (5 jours/semaine) pendant 4 semaines ou pendant 6 semaines et à une seule injection intraveineuse dans la veine caudale de cellules souches stromales d'origine adipocytaire (ASCs). 40 souris auront en plus une biopsie cutanée qui sera réalisé en bas du dos à l'aide d'un punch.
Impact sur les animaux
L'injection intra-dermique de Bléomycine ou d'acide hypochloreux peut entrainer une gène (démangeaisons) dans les 2-3 minutes post-injection et aussi parfois des petites plaies ou des irritations cutanées au point d'injection. Ces souris développent une fibrose cutanée au point d'injection et une fibrose pulmonaire modérée, limitée à la région sous-pleurale qui n'entraine pas de signes de difficulté ou de souffrance respiratoires. Il n'est pas attendu d'effets négatifs pour les souris suite à la réalisation de la biopsie cutanée ; en effet, comme le diamètre du punch est réduit au minimum (4 mm) et que nous faisons un pont de suture, la cicatrisation est rapide.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés pour réaliser des prélèvements de tissus et d'organes (sang, poumons, rate et peau)
Remplacement
Il est important de voir les effets thérapeutiques des cellules mésenchymateuses stromales au niveau de l’animal entier portant une maladie surtout quand celle-ci touche plusieurs tissus ou organes et qu’elle est caractérisée par une autoimmunité (présence d’auto-anticorps dans la circulation sanguine), impossible à reproduire in vitro. La souris possède de nombreuses caractéristiques physiopathologiques communes avec l’homme, indispensables à l’extrapolation des résultats.
Réduction
Afin de réduire le nombre d'animaux pour ce projet, nous testerons la tolérance des souris à l'injection des cellules souches stromales adipocytaires (ASCs) uniquement dans la procédure N°1 et sur un nombre réduit de souris c'est à dire 5 souris/groupe au lieu de 10 pour les groupes de souris malades. Afin de réduire le nombre d'animaux pour ce projet, les effets thérapeutiques précoces (préventifs) et tardifs (curatifs) des d'ASCs dans le modèle de souris sclérodermiques induit par injection d'HOCl seront évaluées dans la même procédure (N°4).
Raffinement
Les procédures ont été travaillées pour limiter le stress et la souffrance des animaux. Les souris seront au maximum 5 dans des cages enrichies. Une observation quotidienne des souris sera réalisée (apparence physique, comportement), une pesée sera réalisée une fois par semaine et, si des signes de souffrance sont détectés chez les animaux, des sédatifs ou anti-douleurs adaptés (après avis du vétérinaire) pourront être leur être administré.
Choix des espèces
Parmi les rongeurs, il n'existe pas d'autres modèles de sclérodermie systémique que le modèle murin. Par ailleurs, le modèle murin est indispensable pour suivre l'apparition des effets systémiques et en particulier l'autoimmunité caractérisée par la production d'autoanticorps. Les souris seront adultes car la sclérodermie systémique est une pathologie qui affecte les adultes
Rôle des ARN non codants dans la physiopathologie des infections à Clostridioides difficile
- Recherche appliquée
- Maladies infectieuses
Choisies parce que le modèle reproduit "de façon rapide et reproductible" la colite à Clostridioides difficile, 300 souris de six à sept semaines vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent la bactérie par gavage, deux injections d'antibiotique, puis sont isolées chaque jour jusqu'à émission d'une selle, avec un massage abdominal quand rien ne vient. Le porteur indique que l'infection provoque des diarrhées, des déshydratations de 24 à 48 heures et des pertes de poids. Toutes sont tuées à la fin pour prélever leurs organes et mesurer la réponse inflammatoire déclenchée par dix souches mutantes de la bactérie.
Objectifs
Clostridioides difficile (C. difficile) est une bactérie anaérobie stricte (nécessitant une atmosphère sans oxygène pour survivre et se développer), première cause de diarrhées et de colites associées aux antibiotiques, notamment dans les établissements de santé (plus de 24 000 cas par an, dont 14 % de formes compliquées, en France). La mortalité associée aux infections à C. difficile (ICD) est de l’ordre de 3 %. La contamination se fait à partir de formes de résistance hautement contagieuses de la bactérie, appelées spores, largement présentes dans l’environnement des services de soins hospitaliers. Les ICD représentent un coût sanitaire important en raison de l’augmentation des durées moyennes de séjours hospitaliers et des surcoûts des soins associés. Malgré des traitements antibiotiques généralement efficaces, les réapparitions des infections à C. difficile sont fréquentes (environ 20 %) et des résistances aux antibiotiques surviennent. Il est donc primordial de mieux comprendre les mécanismes contrôlant les principales étapes de l’infection, dans le but de pouvoir développer des traitements alternatifs pour éviter que la bactérie ne colonise l’intestin. Un de ces mécanismes régulateurs chez les bactéries fait intervenir des petites molécules d’acides ribonucléiques (ARN) qui, au lieu de coder des protéines, régulent l’expression d’autres gènes ; ils sont ainsi appelés ARN non codants (ARNnc). Dans ce projet, notre objectif est d’évaluer le rôle des ARNnc de C. difficile dans le processus pathologique des infections (succession d’évènements conduisant à cette infection) afin d’identifier de nouveaux mécanismes de régulation basés sur ces ARNnc et de développer de nouvelles stratégies diagnostiques et thérapeutiques dans la lutte contre les ICD.
Bénéfices attendus
Le projet a pour but d’évaluer à court terme le rôle des ARN non codant de C. difficile dans le processus pathologique des infections à C. difficile et permettra à moyen terme de développer de nouvelles stratégies de lutte contre ce pathogène.
Procédures
Le modèle nécessite deux types d’actes expérimentaux à savoir l’administration par voie orale de la souche de C. difficile (un gavage unique durant la procédure, d’une durée maximale d’une dizaine de secondes) et 2 injections d’antibiotique (d’une durée maximale d’une dizaine de secondes). De plus, le recueil de selles fraiches sera réalisé quotidiennement (au maximum), sur la durée de l'essai. Chaque animal sera isolé jusqu’à émission d’une selle. Dans la plupart des cas, l’émission de selle est spontanée et intervient dans les 2 à 3 minutes. Dans le cas contraire, une stimulation par un massage abdominal léger d’une dizaine de secondes sera effectué. Si aucune selle n’est émise dans les 2 à 3 minutes suivant cette stimulation, l’animal sera libéré et remis dans sa cage d’origine. Aucune procédure chirurgicale n'est nécessaire dans le cadre du projet.
Impact sur les animaux
Le gavage nécessite une contention de courte durée (une dizaine de secondes) qui peut entrainer un stress léger. La piqûre d’aiguille pour l’injection intrapéritonéale entraine une douleur et un stress légers et de courte durée. Le prélèvement de selles nécessite une manipulation et peut donc engendrer un stress léger. Pendant l’infection, le modèle induit des diarrhées résolutives en quelques jours qui peuvent occasionner des troubles intestinaux désagréables pour les animaux et être associées à des déshydratations transitoires (24 à 48 heures maximum) et des pertes de poids légères.
Devenir
Le prélèvement d'organes à la fin des procédures expérimentales, nécessaire à l’analyse de la réponse inflammatoire induite par les différentes souches de la bactérie C. difficile, et donc du rôle des ARNnc dans la pathologie, nécessite l'euthanasie des animaux.
Remplacement
Plusieurs tests réalisés précédemment in vitro ont permis de sélectionner les 10 molécules (ARNnc) présentant un rôle potentiel dans le processus pathologique et la virulence les plus prometteuses, et donc les 10 souches mutantes de la bactérie (C. difficile), qui ne produisent plus ces molécules, qui seront utilisées dans ce projet. Bien que des études in vitro se poursuivent en parallèle (tests sur modèles cellulaires), le recours à l'animal est indispensable pour étudier les processus de colonisation et la virulence. La reconstitution des interactions entre le microbiote, l’hôte et les pathogènes sont complexes et à ce jour aucun modèle in vitro ou in silico n'est capable de reproduire la complexité de ce processus dans son intégralité.
Réduction
Une planification statistique minutieuse a permis de réduire au maximum le nombre d'animaux utilisés au nombre de 300, tout en préservant la validité statistique de l'étude.
Raffinement
Les animaux seront hébergés avec suffisamment d'espace et enrichissement (tunnel de carton et papier pour construction de nids). Les animaux seront surveillés quotidiennement et leur entretien sera effectué dans des conditions soigneusement contrôlées pour s'assurer que les animaux subissent le minimum de stress possible. En particulier, les litières seront changées de façon hebdomadaire et les animaux auront un accès direct et illimité à l'eau de boisson et à la nourriture. Des point limites adaptés et des critères d'arrêt précoces ont été définis et seront strictement appliqués. Une procédure d’euthanasie anticipée sera ainsi mise en place si nécessaire.
Choix des espèces
La souris est l'animal le plus utilisé dans le modèle de colonisation et de virulence par C. difficile car il reproduit de façon rapide et reproductible cette pathologie. Les souris seront manipulées à l'âge de 6 ou 7 semaines (maturité sexuelle atteinte). Ce choix est motivé par la nécessité d'utiliser des animaux ayant atteints l'âge adulte et qui répondent au modèle de colonisation et de virulence par C. difficile.
Etude des conséquences des perturbations de la dynéine1 dans la rétine de souris EU2/2
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système nerveux
Parce que la rétine des souris porteuses de la mutation Loa n'a jamais été examinée, 1 359 souris vont être utilisées, 1 313 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger et 46 un niveau modéré, toutes tuées à l'issue pour prélèvement des tissus. Chaque animal de la lignée subit dans sa première semaine de vie une coupe de la queue pour génotypage, que le porteur réalise sans analgésie tout en indiquant ailleurs qu'elle peut provoquer une douleur aiguë. S'y ajoutent des électrorétinogrammes et des examens du fond de l'œil sous anesthésie générale, des injections dans l'œil d'embryons encore dans l'utérus de femelles gestantes, des injections sous-rétiniennes chez des souriceaux et un transport de moins de trente minutes entre deux établissements. Les souris Loa développent un déficit locomoteur progressif des membres postérieurs, et celles chez qui la douleur devient manifeste sont mises à mort.
Objectifs
La mutation d’un gène de protéine de transport dans l’œil de souris et du poisson-zèbre perturbe le fonctionnement de la rétine, notamment en entraînant la perte de cellules photosensibles appelées les photorécepteurs. Ces données suggèrent l’importance de ce gène dans l’intégrité de la rétine. Chez l'homme, des mutations de ce gène sont responsables d’une maladie appelée dynéinopathie qui se caractérise par un déficit dans le développement du système nerveux, soit au niveau des membres inférieurs (déficits locomoteurs), soit du cerveau. Environ 30% des patients présentent également des déficits visuels dont certains sont liés à des anomalies de la rétine. Une mutation spontanée de ce gène a été décrite chez la souris (nommée Loa). Cette mutation est similaire à celle retrouvée chez l'homme. Les souris Loa manifestent des déficits au niveau des membres (sans impacter sa capacité à se reproduire, s’alimenter…), qui sont similaires à ceux observés chez les patients. Chez ces souris, d'autres anomalies ont été également rapportées dans le cerveau. Cependant, l'œil, notamment la rétine, de ces souris n'a jamais été étudié. L'objectif du projet, qui se déroulera dans 2 établissements distincts, est divisé en 3 parties : 1/ amplifier et maintenir une lignée de souris Loa, 2/ étudier aux niveaux cellulaire et fonctionnel les rétines de souris Loa, et 3/étudier le rôle de ce gène à différents stades de développement de la rétine de souris sauvage à l’aide d’un traitement pharmacologique contre la protéine de transport. La comparaison des résultats entre les différentes souris fournira les premières données sur l’intégrité de la rétine des souris Loa et une meilleure compréhension du rôle de ce gène dans la régulation des fonctions rétiniennes.
Bénéfices attendus
L’implantation, sur site (EU1), d’une lignée de souris atteinte de déficits dans le développement du système nerveux, telle que la lignée Loa, permettra aux équipes de chercheurs de caractériser pour la première fois, les effets, spécifiquement in vivo, d’une mutation du gène de cette protéine de transport dans les processus du développement de la rétine. De la même manière, l’administration d’un traitement pharmacologique contre cette protéine directement dans la rétine de souris permettra d'étudier pour la première fois les effets, spécifiquement in vivo, de l'inhibition de cette protéine à différents stades de développement de la rétine. La comparaison des résultats entre les différentes souris et conditions de traitement devrait donc contribuer à une meilleure compréhension du rôle de cette protéine dans la régulation des fonctions rétiniennes, et à plus long terme au développement de nouvelles thérapies pour les patients souffrant d’anomalies de l'œil, notamment de la rétine.
Procédures
Ce projet comprend 5 procédures expérimentales. Pour les souris de la lignée Loa, la mutation du gène sera vérifiée en analysant l’ADN à partir d’un prélèvement de queue (< 1mm) effectué sur chaque animal dans sa première semaine de vie. Un suivi ophtalmologique des souris Loa sera réalisé à l'aide de trois méthodes non invasives: l'électrorétinogramme (ERG), l'observation du fond d'œil (FO) et la tomographie par cohérence optique (OCT), les deux dernières étant réalisées dans l'EU2. Ces techniques sont identiques à celles utilisées chez l’homme lors d’une évaluation ophtalmologique. Elles n'impliquent aucune intervention chirurgicale. Toutefois, nous précisons que les animaux sont placés sous anesthésie générale afin d'obtenir leur immobilité (durée
Impact sur les animaux
Dans la première semaine de vie, le génotypage des souris Loa/+ sera fait suite à une caudectomie (prélèvement de queue
Devenir
A la fin du projet tous les animaux auront été mis à mort afin de prélever les tissus qui seront utilisés pour réaliser les analyses cellulaires et moléculaires.
Remplacement
Pour cette étude, l’animal ne peut être substitué par aucun modèle in vitro existant à ce jour. En effet, les modèles actuels ne permettent pas de recréer la complexité du système visuel dans son intégralité, c’est-à-dire depuis la détection de la lumière jusqu’aux réponses fonctionnelles. Néanmoins, l'effet d’une inhibition pharmacologique de notre protéine d'intérêta été étudié in vitro sur des cultures de cellules rétiniennes murines. Nos résultats montrent une altération du transport des lysosomes après 24h de traitement.
Réduction
Pour cette étude exploratoire, nous utiliserons au maximum 1359 animaux. Cet effectif a été estimé à l'aide d'analyses statistiques. Ce nombre pourra être réduit de deux manières : d’une part via une approche d’inclusion progressive dans le suivi ophtalmologique, et d’autre part via des études pilotes visant à mettre en évidence des déficits potentiels de la rétine. Par ailleurs, la période de gestation chez la souris est courte et le nombre d’embryons important, ce qui permet de générer un nombre d’animaux suffisant pour plusieurs expériences à partir de peu de fondateurs. De plus, nous pouvons comparer les animaux mutants avec leurs conspécifiques (+/+) issus des mêmes portées. L'avantage de la technique d'injection dans un organe pair tel que l'œil permet de réduire de moitié le nombre d'animaux. De plus, le nombre d'animaux est considérablement réduit grâce à la réalisation d'examens ophtalmologiques non invasifs permettant un suivi longitudinal sur le même animal. Enfin, le nombre d'animaux pourra être réduit si les résultats des études pilotes ne montrent pas de déficits rétiniens.
Raffinement
Les animaux en accouplement sont en trio continu ou une nuit, puis séparés si un accouplement est avéré. Les femelles gestantes et leurs portées ont une alimentation enrichie de la lactation au sevrage. La caudectomie réalisée dans la 1ère semaine de vie ne nécessite pas d'analgésie. Le stress et l'hypothermie sont diminué par un retour rapide à la mère et une lampe chauffante, respectivement. Zootechniciens et expérimentateurs font un suivi hebdomadaire pour alerter des premiers signes de dégradation du bien-être en portant attention à l'état général et comportemental. En cas de changements, des aliments humides sont mis dans la cage. En cas de douleur manifeste, l’animal est mis à mort. L'intervention sur femelles gestantes se fait sur tapis chauffant pour limiter l'hypothermie et sous anesthésie gazeuse et locale associée à une analgésie per- et post-opératoire. L’injection sous-rétinienne se fait sur animal placé sous anesthésie gazeuse et locale et sur tapis chauffant pour éviter l’hypothermie. Pour le transport entre les 2 EU (
Choix des espèces
Les souris Loa sont atteintes d'une mutation identique à une mutation décrite chez l'homme et qui mime parfaitement le déficit locomoteur, symptôme caractéristique. Ce modèle animal est reconnu comme modèle idéal permettant d'étudier les effets de la mutation humaine. De plus, chez la souris, la période de gestation est courte et le nombre d’embryons important, ce qui permet de générer un nombre d’animaux suffisant pour plusieurs expériences à partir de relativement peu de fondateurs. Etant donné que la rétine n'a jamais été étudiée chez les souris Loa, nous analyserons plusieurs stades: embryonnaire (photorécepteurs immatures), postnatal (quand les photorécepteurs sont matures et fonctionnels), 1 mois (jeune), 2 mois (maturité sexuelle), 4 mois (jeune adulte), 6 mois (adulte) et 12 mois (âgé).
Étude de l’absence d’inactivation aléatoire du chromosome X au cours du développement de la souris
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
Superovulées par deux injections d'hormones, ou opérées sous anesthésie pour recevoir des embryons dans l'utérus, 300 souris femelles subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance léger pour 210 d'entre elles et modéré pour 90. Toutes sont tuées pour que les embryons soient collectés. Le projet consiste à bloquer l'inactivation du chromosome X chez des embryons de souris et à observer les conséquences sur leur développement, arrêté avant les deux tiers du terme. Le porteur affirme que le protocole retenu divise par cinq le nombre d'animaux utilisés par rapport à une approche classique, et que ses méthodes in vitro réduisent le recours à la souris sans pouvoir encore le remplacer.
Objectifs
Chez les mammifères femelles, un des deux chromosomes X est rendu silencieux, c’est-à-dire que la majorité des gènes ont une expression « éteinte ». On dit alors que le chromosome X est inactivé. Ce phénomène permet d’éviter que l’ensemble des gènes présents sur le chromosome X soient deux fois plus exprimés chez les mammifères femelles par rapport aux individus mâles qui n’ont qu’un seul chromosome X. A l’heure actuelle, il devient clair que l’échappement à l’inactivation du chromosome X contribue à la différence physiologique entre les sexes ainsi qu’à la susceptibilité à de très nombreuses maladies. Il est donc important de mieux comprendre les mécanismes de régulation d’inactivation du chromosome X afin de mieux aborder les différences de pathologies entre hommes et femmes et leurs traitements. L’objectif du projet est d’évaluer chez la souris l’impact de la perte de l’inactivation du chromosome X dans le développement embryonnaire de femelles. Nous génèrerons des embryons où cette inactivation est bloquée et leur analyse permettra de comprendre quels sont les gènes du chromosomes X qui doivent être rendus silencieux afin d’avoir un niveau d’expression équivalent dans des embryons mâles. Nous souhaitons notamment comprendre si ce processus est nécessaire au développement de certains ou de tous les types de cellules d’un embryon. Ces analyses permettront d’appréhender l’importance du dosage de ces mêmes gènes dans l’espèce humaine, en conditions normales comme pathologiques.
Bénéfices attendus
Chez l’être humain, un défaut d’inactivation du chromosome X peut être associée à certaines pathologies tel que des maladies auto-immunes, des cancers du sein et de l’ovaire ou des troubles psychiatriques. De plus, chez la souris, des études ont montré que l’absence d’inactivation du chromosome X peut induire des malformations au niveau du système nerveux ou induire une inflammation. Notre projet vise à bloquer le processus d’inactivation du chromosome X dans la totalité d’un embryon de souris et d’en analyser son impact au cours du développement embryonnaire. Nous souhaitons comprendre si ce processus est nécessaire au développement de certains ou de tous les types de cellules d’un embryon. A court terme, cette étude nous permettra également d'identifier les gènes du chromosome X dont le niveau d’expression doit être impérativement régulé en comparant les résultats de cette étude avec ceux obtenus lors d'expériences réalisées in vitro. L’identification des gènes dont le niveau est modifié par l’absence d’inactivation du chromosome X permettra de comprendre à plus long terme les causes de pathologies liées au chromosome X.
Procédures
Des souris femelles vigiles recevront deux injections d'hormones pour induire une superovulation afin de collecter des embryons. D’autres souris, analgésiées et anesthésiées recevront une chirurgie pour implanter des embryons.
Impact sur les animaux
Un stress léger lié à la contention et à l’introduction d’une aiguille pendant moins de 5 secondes pourra être engendré sur les animaux. Des douleurs d’intensité modérée d’une durée de 24 heures en lien avec la chirurgie pourront également être observées.
Devenir
Toutes les souris seront mises-à-mort afin de collecter les embryons.
Remplacement
Les méthodes alternatives in vitro disponibles ne permettent pas de répondre à toutes les questions posées par ce projet. En effet, ces approches ne permettent pas d’étudier le rôle de l’inactivation du chromosome X dans tous les types de cellules d’un embryon, ou tout au long de son développement. De plus, elles ne récapitulent pas non plus les effets sur l’ensemble d’un organisme. Bien que nos méthodes in vitro ne permettent pas encore de remplacer totalement l’utilisation de la souris, elles en réduisent son utilisation. Ces méthodes sont donc complémentaires
Réduction
Pour notre étude, nous utiliserons un protocole permettant de modifier des embryons sans établir des lignées de souris transgéniques Le nombre de souris nécessaires et subissant un acte invasif sera donc réduit. Plusieurs études ont montré que l’utilisation de ce protocole permettait de réduire d’un facteur 5 l’utilisation d’animaux par rapport à une approche traditionnelle. De plus, afin de limiter leur nombre, nous avons déterminé le nombre minimal d’animaux à utiliser sur la base d’une analyse bibliographique d’études similaires. Enfin, nous utiliserons des tests statistiques adaptés pour comparer les différents échantillons.
Raffinement
Les souris donneuse d’embryons ou les souris porteuses seront sélectionnées sur la base d’un scoring de leur état de santé. La chirurgie permettant l’implantation des embryons sera réalisée par un personnel expérimenté ayant une formation en chirurgie. La durée d’isolement de l’animal au moment du réveil sera réduite à un maximum d’une heure. La douleur de l’animal sera prise en compte et atténuée par un traitement analgésique au cours de la procédure et sera adapté en post-opératoire en fonction d’un scoring. Les souris ayant atteint un point limite seront mises-à-mort. Le protocole sera arrêté avant les 2/3 du développement embryonnaire permettant de limiter les effets dommageables induits par la mutation.
Choix des espèces
La souris est un modèle couramment utilisé en recherche biomédicale pour comprendre les mécanismes régulant le développement embryonnaire. En effet, l’embryon de souris présente une organisation similaire à celui de l’homme et les mécanismes régulant sa formation sont proches. De plus, la souris donne accès à une grande variété d’outils génétiques et à des lignées de cellules souches embryonnaires cultivées en laboratoire qui permettent de remplacer partiellement l’utilisation d’animaux. Enfin, l’utilisation de la souris permet d’analyser également l’impact d’une modification génétique sur l’ensemble d’un organisme. Au cours de ce projet, nous étudierons le rôle de l’inactivation du chromosome X, un processus spécifique aux mammifères, au cours du développement embryonnaire. La souris est donc l’espèce mammifère la plus adaptée pour réaliser notre étude. Nous utiliserons d’une part des souris femelles prépubères de 4 à 6 semaines pour collecter des embryons et d’autre part, nous utiliserons des souris femelles de 8 à 20 semaines comme mères porteuses. Les embryons collectés et analysés ne dépasseront pas 12 jours de développement.
Efficacité chez le rat d’un traitement mini-invasif par bio-ingénierie associant une matrice et de la gelée de Wharton comme traitement régénératif des fistules digestives post-opératoires
- Recherche appliquée
- Troubles gastrointestinaux
40 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tués à la fin sous une anesthésie sans réveil pour analyse histologique du trajet fistuleux. Chacun subit une chirurgie d'une heure et quart combinant une opération anti-obésité et la création d'une fistule entre l'estomac et la peau, puis une seconde intervention où un patch d'un centimètre carré est suturé sur l'ouverture, puis une IRM. Le porteur annonce des douleurs temporaires, une perte de poids et un risque d'infection au point de suture, tout en écrivant que les animaux ne souffrent généralement pas de douleurs persistantes après la chirurgie. Il affirme qu'il n'existe aucun modèle alternatif satisfaisant et que ces tests sur des animaux non-humains sont "indispensables" à une éventuelle application chez l'humain, l'étape suivante annoncée restant une étude pilote conditionnée aux résultats.
Objectifs
Les fistules digestives sont des complications graves qui surviennent lorsqu’un passage anormal se forme entre deux organes internes ou entre un organe et la peau. Ces problèmes peuvent être causés par des maladies comme la maladie de Crohn ou des interventions chirurgicales, notamment les opérations pour traiter l’obésité. Par exemple, en France, 35 000 sleeves (chirurgie de l’obésité) sont réalisées chaque année, et dans 1 à 3 % des cas, des fistules peuvent se développer. Dans 20 % de ces cas, les fistules deviennent chroniques et difficiles à soigner. Le traitement des fistules est complexe : il peut inclure des soins locaux, un drainage, et parfois une nouvelle opération, souvent risquée et associée à un taux de mortalité élevé. Des recherches récentes explorent une solution prometteuse : la gelée de Wharton. Ce matériau, issu de cordons ombilicaux humains, possède des propriétés uniques qui favorisent la régénération des tissus et réduisent l’inflammation. Notre équipe travaille à développer un nouveau traitement combinant la gelée de Wharton et une matrice spéciale dérivée d’œsophage de porc, afin de favoriser la cicatrisation des fistules. La matrice, un support biologique préparé à partir de tissus animaux, est enrichie avec la gelée de Wharton pour être appliquée directement sur la fistule. Ce processus est soigneusement testé dans des conditions de laboratoire avant de pouvoir être utilisé chez l’humain. Les tests actuels utilisent un modèle animal (chez le rat), car il est essentiel d’observer l’évolution de la cicatrisation sur une période prolongée, ce que les études sur des cellules isolées ne permettent pas. Objectifs : 1. Évaluer l’efficacité du traitement pour refermer les fistules chroniques. 2. Étudier comment la gelée de Wharton agit sur l’inflammation, la formation de nouveaux vaisseaux sanguins et la réparation des tissus. 3. Optimiser l’adhésion et la rétention de la gelée de Wharton sur la matrice utilisée. Nous espérons que ce traitement novateur permettra de soigner plus efficacement les fistules digestives post-opératoires. Si les résultats des tests sont concluants, une étude pilote chez l’humain pourra être envisagée. Grâce à ces avancées, notre objectif est d’offrir une alternative moins invasive et plus efficace pour traiter une complication souvent dramatique.
Bénéfices attendus
Nous voulons démontrer qu’il est possible d’utiliser un nouveau matériau, composé d’une matrice biologique enrichie en gelée de Wharton, pour traiter des fistules digestives chez le rat. Ce matériau devra être à la fois sûr (sans causer d’infections ou d’inflammations) et efficace pour favoriser la cicatrisation. Pour cela, nous vérifierons l’absence de complications grâce à des observations cliniques et radiologiques. L’efficacité sera mesurée en comparant le nombre de fistules guéries entre différents groupes de traitement. Ces tests chez l’animal sont indispensables pour une éventuelle application chez l’humain. Afin de rendre cette transition possible, toutes les étapes de fabrication respectent déjà les normes médicales en vigueur. Les fistules digestives sont des complications fréquentes, graves, et difficiles à soigner. Elles ont un impact majeur sur la qualité de vie, surtout lorsqu’elles deviennent chroniques. Les traitements actuels sont invasifs, nécessitent de longues hospitalisations et ne réussissent pas toujours à guérir les patients. Grâce à ce projet, nous espérons offrir une solution innovante, plus efficace et moins lourde, pour améliorer la prise en charge des personnes touchées par cette maladie.
Procédures
1. Une première opération d’une heure et quart sera réalisée sous anesthésie générale. Elle consistera à effectuer une chirurgie anti-obésité et à créer une fistule entre l’estomac et la peau. 2. Une deuxième intervention durant 15-30 minutes sera réalisée sous anesthésie générale. Un patch de 1 cm², issu du traitement innovant, sera suturé sur l’ouverture de la fistule au niveau de la peau. 3. Une phase concernant 3 rats comprendra une IRM supplémentaire visant à optimiser et valider le protocole d’IRM prévu en phase 4. 4. Enfin, une dernière phase sous anesthésie sans réveil permettra d’évaluer visuellement et avec une IRM si la fistule s’est refermée.
Impact sur les animaux
Les principales gênes attendues incluent des douleurs temporaires après l’opération pour créer la fistule, ainsi qu’une possible perte de poids liée à la chirurgie et à la fistule. Le traitement appliqué au jour 15 pourrait entraîner des infections locales ou des démangeaisons dues aux points de suture, mais les expériences précédentes montrent qu’après la chirurgie, les animaux ne souffrent généralement pas de douleurs persistantes.
Devenir
A la fin de la procédure, les rats seront euthanasiés dans une procédure d’anesthésie sans réveil pour analyse histologique du tractus fistuleux et des tissus environnants afin d’étudier les phénomènes de cicatrisation à l’échelle microscopique.
Remplacement
Les fistules mettent plusieurs semaines à se former, et leur cicatrisation ne peut être observée qu’après un mois de traitement. Cela ne peut pas être étudié en dehors d’un organisme vivant. Actuellement, il n’existe pas de modèle alternatif satisfaisant pour remplacer les expériences sur les animaux. Cette recherche vise à développer un traitement qui pourra, à terme, être utilisé chez l’humain, car les options actuelles sont insuffisantes. Le rat est un modèle pertinent pour ce type d’étude : sa biologie tissulaire et ses réactions immunitaires et inflammatoires sont proches de celles de l’homme, comme le confirment des études scientifiques. Cela permet de prédire les résultats humains de manière fiable et d’étudier la biocompatibilité des matériaux utilisés.
Réduction
Pour analyser les résultats : Nous utiliserons un test statistique pour comparer les groupes d’animaux selon la fermeture ou non des fistules et un autre pour mesurer les différences sur les données continues. L’étude inclura 4 groupes de 9 rats chacun, avec un rat supplémentaire par groupe pour compenser d’éventuels décès ou problèmes techniques. Ce nombre est le minimum nécessaire pour obtenir des résultats fiables. Nos calculs sont basés sur une étude précédente, qui a utilisé un modèle similaire. Le taux de fermeture des fistules y était de 82,5 % avec traitement, contre 12,5 % sans traitement. Les calculs statistiques ont été réalisés avec un logiciel dédié (G*POWER), en fixant une puissance de 80 % et un risque d’erreur de 5 %. Pour réduire le nombre d’animaux utilisés (principe des 3R), la procédure sera réalisée par des experts en microchirurgie. Un membre de notre équipe, spécialiste des chirurgies digestives chez le rat, supervisera ces opérations.
Raffinement
- Du personnel qualifié, dont un chirurgien expérimenté, sera mobilisé avant, pendant et après les interventions. - Les rats s’habitueront à leur environnement pendant 7 jours avant l’opération. - Les animaux seront logés en cages ventilées et stérilisées, avec un accès normal à l’eau, à la nourriture et à des enrichissements (nidification, maison en cas d’isolement). - L’environnement est conçu pour préserver leur bien-être : aucun stress visuel, sonore ou olfactif entre les rats opérés et ceux à opérer. - Les animaux recevront des analgésiques avant et après la chirurgie (tramadol, carprofène). - Des protocoles précis encadrent l’anesthésie, les soins post-opératoires et, si nécessaire, l’euthanasie pour minimiser toute souffrance. - Des limites éthiques strictes seront suivies tout au long du projet pour garantir le bien-être des animaux.
Choix des espèces
Nous avons choisi le rat Wistar car : -Son anatomie digestive est proche de celle de l’Homme, ce qui permet de reproduire la pathologie humaine. -Les modèles de rats avec fistules post-chirurgie gastro-œsophagienne sont validés et reconnus comme fiables pour les études précliniques. -L’équipe impliquée est experte dans la gestion et les soins des rats. -Ces rats sont facilement disponibles auprès d’éleveurs agréés. Caractéristiques des rats Wistar pour l’étude -Les rats seront tous âgés de 12 semaines, pour garantir des résultats comparables et des plaies proportionnelles à leur taille. Le choix de rats adultes réduit les risques liés à l’anesthésie et facilite les opérations chirurgicales. -À cet âge, la qualité des tissus permet une cicatrisation optimale.