Procédures modérées

Gardés en vie pour être réintroduits plus tard dans d'autres protocoles, 50 porcs, 25 macaques à longue queue et 25 babouins vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les expérimentateurs leur prélèvent sous anesthésie salive, cellules de joue, sang ou moelle osseuse, cette dernière ponction pouvant provoquer une douleur au point de piqûre et imposant au moins quatre semaines de récupération. Aucune question scientifique propre n'est posée ici. Ces prélèvements alimentent des tests in vitro préalables, destinés à décider si telle ou telle espèce sera utilisée ensuite, et le porteur affirme qu'il n'existe "pas de remplacement possible" pour obtenir ces échantillons.

Objectifs

Cette demande correspond à un autorisation de prélèvements d’échantillons biologiques en dehors et/ou en amont de projet autorisés. Effectivement, il est parfois nécessaire de réaliser en dehors et/ou en amont de protocoles autorisés des prélèvements biologiques de petits ou moyens volumes/quantité (sang, moelle osseuse, salive, cellules buccales par exemple …) pour permettre la réalisation de test in vitro préalable à une étude.

Bénéfices attendus

Les bénéfices de ces prélèvements sont de pouvoir étudier et évaluer in vitro certains paramètres liés à ces espèces. Ces résultats préliminaires établis in vitro en amont des protocoles d’expérimentation animale permettent de définir, de cibler et d’affiner l’intérêt et la rationalité d’utiliser ou non telle ou telle espèce, et potentiellement de réduire le nombre d’animaux utilisés dans une démarche de respect de la règle des 3R.

Procédures

Prélèvements sous anesthésie : salive par aspiration (5 min), prélèvement de cellules de bas-joues par frottement (5 min), de sang (5 min) ou de moelle osseuse (15 min). Prélèvement unitaire suivi d’une période de récupération pour chaque individu.

Impact sur les animaux

Les prélèvements biologiques sont réalisés sous anesthésie de façon à atténuer le stress des animaux. Les prélèvements de salives, cellules buccales et de sang sont des prélèvements peu invasifs qui peuvent induire de l’inconfort. Les prélèvements de sang nécessitent un temps de récupération selon le volume prélevé. Le prélèvement de moelle osseuse peut induire une douleur au point de ponction et sera associée à une analgésie. Il nécessite un temps de récupération d’au moins 4 semaines après le prélèvement.

Devenir

Les animaux seront gardés en vie et pourront être introduits ultérieurement dans un autre projet expérimental dans le cadre d'une procédure légère ou modérée, après décision du vétérinaire.

Remplacement

Il n’existe pas de remplacement possible pour l’obtention d’échantillons biologiques intrinsèques aux animaux pour tests in vitro. Ces prélèvements répondent cependant aux exigences de réduction et de raffinement.

Réduction

Cette autorisation correspond à des besoins ponctuels d’échantillons biologiques chez des animaux en dehors et/ou en amont de protocoles, c’est pourquoi aucune approche statistique n’est envisagée. Cependant les animaux concernés par cette autorisation, en première utilisation ou en réutilisation après un protocole antérieur, seront inclus ultérieurement dans différents projets d’études expérimentales pré-cliniques autorisés, selon décision du vétérinaire, ce qui contribue à une réduction du nombre d’animaux utilisés à moyen terme.

Raffinement

De façon à diminuer le stress et l’inconfort des animaux, les prélèvements seront réalisés sous anesthésie, sur tapis chauffant. Le volume des prélèvements sanguins sera limité à la volémie de chaque individu. Leur fréquence sera limitée au temps de récupération par rapport au volume précédemment prélevé. Cependant, dans la grande majorité des cas, les volumes de sang prélevés seront largement inférieurs aux limites. Le prélèvement de moelle osseuse sera accompagné d’un traitement analgésique. De façon à diminuer les interventions et si les besoins scientifiques de mise au point le nécessitent, plusieurs prélèvements pourront être réalisés en même temps sur un même individu à conditions qu’ils n’altèrent pas la récupération de l’individu. De façon à s'assurer du bien-être des animaux prélevés, les points limites mis en place seront observés et appliqués si besoin. Les primates sont hébergés en volière de façon à respecter leur mode de vie en communauté. Les porcs, selon leur taille, sont hébergés par 2 ou 3 par boxes, au sein d’une même pièce. L’ensemble des animaux sera soumis une surveillance quotidienne.

Choix des espèces

Les prélèvements échantillons biologiques de macaques, babouins et porcs, sont nécessaires à la connaissance de plusieurs paramètres en amont d’évaluation précliniques. Ces animaux présentent des similitudes au niveau anatomique, physiologique, métabolique et immunologique avec l’homme. Il s’agit de jeunes adultes et adultes correspondant aux animaux utilisés dans notre établissement selon l’objectif des projets.

Génétiquement modifiées pour développer une athérosclérose, 132 souris sont irradiées pendant trente minutes, ce qui détruit les cellules de leur moelle osseuse avant une greffe qui les repeuple. Les procédures impliquent un niveau de souffrance modéré et associent l'immunodépression, quatre semaines d'antibiotiques dans l'eau de boisson, une perte de poids, des troubles digestifs, un grisonnement des poils et seize semaines de régime riche en cholestérol. Le porteur qualifie l'irradiation d'indolore et les plaques formées dans les vaisseaux d'"indolores et asymptomatiques". Toutes sont tuées par ponction du cœur sous anesthésie, pour prélever ces plaques et les valves aortiques.

Objectifs

Les maladies cardiovasculaires, comme l’athérosclérose, sont la principale cause de mortalité dans le monde. L’athérosclérose se produit lorsque des plaques graisseuses (issues des lipides) se forment dans les artères, bloquant le flux sanguin et augmentant le risque de crise cardiaque ou d’AVC. En réponse à cette accumulation de graisses, la paroi artérielle devient inflammée, activant des cellules immunitaires appelées macrophages, qui sont responsables de l’élimination des particules nocives dans l’organisme. Cependant, dans les plaques, les macrophages eux-mêmes absorbent trop de graisses, contribuant ainsi à l’emballement de la croissance de la plaque. Les traitements actuels ne réduisent que partiellement le risque cardiovasculaire, il est donc urgent de trouver de nouvelles approches. Récemment, des chercheurs ont identifié des lipides complexes, appelées plasmalogènes, qui sont associées au risque cardiovasculaire. Les niveaux de plasmalogènes dans le sang pourraient être un bon indicateur du risque de maladie cardiovasculaire. Cependant, on ne sait pas encore avec certitude si les plasmalogènes jouent un rôle direct dans l’athérosclérose et l’inflammation qui l’accompagne, ni leur rôle dans les cellules immunitaires que sont les macrophages. Ce projet nous aidera à comprendre comment les plasmalogènes, qui sont très présents dans les macrophages, pourraient contribuer au développement de l’athérosclérose en modulant des étapes clés de la maladie. Le développement de l’athérosclérose sera examiné dans un modèle de souris génétiquement modifiées prédisposées à la maladie, et dont le système immunitaire uniquement verra sa quantité de plasmalogène soit inchangée, soit partiellement réduite, soit totalement. Ces souris seront nourries avec un régime riche en cholestérol, nécessaire au déclenchement de la maladie. Ce modèle d’athérosclérose est similaire au développement de la maladie chez l’Homme.

Bénéfices attendus

Chez l’homme, l’athérosclérose est un facteur de risque majeur dans les maladies cardiovasculaires, qui est la première cause de mortalité. Les moyens thérapeutiques actuels ne permettent de réduire le risque cardiovasculaire que partiellement. Il est donc crucial de trouver de nouvelles de pistes thérapeutiques. Ce projet permettra de connaître davantage la composition en lipides des plaques, de comprendre les interactions complexes des plasmalogènes au niveau du système immunitaire sur le développement de la maladie, et de confirmer leur importance dans les maladies cardiovasculaires. Ces éléments permettraient une meilleure compréhension du développement de l’athérosclérose, et pourrait mettre en lumière de nouvelles pistes ou cibles thérapeutiques pour le développement d’éventuels traitements, qui restent à ce jour encore relativement limités.

Procédures

- Prise de sang (2 prélèvements ponctuels, de moins de 5 min chacun, espacés de 5 semaines) - Transport (1h, 1 aller-retour) - Irradiation (30 min) - Injection intraveineuse caudale unique et ponctuelle (greffe, 1 injection bolus,

Impact sur les animaux

De faibles douleurs, de courte durée, peuvent être occasionnées lors des prises de sang par voie caudale et de l’injection intra-veineuse. Un tube de contention sera utilisé pour l’injection intra-veineuse afin d’éviter tout mouvement indésirés de l’animal, minimiser le temps de contention et favoriser le bon déroulement de l’injection. Cette contention entraine une gêne provisoire de quelques minutes et peut être stressante pour l’animal. Les animaux seront manipulés de manière hebdomadaire pour effectuer les pesées. L’irradiation entraine les effets suivants : - Immunodépression : destruction des cellules de la moelle osseuse entrainant un risque infectieux augmenté. Cet effet disparaitra lorsque la prise de greffe de moëlle osseuse sera effective. Afin d’éviter les infections lors cette phase d’immunodépression transitoire, les souris recevront une antibiothérapie durant 4 semaines. Ce traitement peut entrainer certains effets secondaires propres à l’antibiotique (principalement des réactions allergiques, cependant rares). - Affaiblissement général se traduisant par une perte de poids et de la fatigue. - Atteintes intestinales : L'irradiation peut endommager les cellules épithéliales du tractus gastro-intestinal, pouvant entrainer des troubles digestifs et une absorption réduite des nutriments (contrôlé par une pesée régulière). De nouveau cet effet est transitoire grâce au renouvellement naturel et constant des cellules épithéliales. - Altération de la peau et des poils : Grisonnement localisé des poils possible et ralentissement de la repousse. Le transport aller-retour vers la plateforme d’irradiation (moins de 20 minutes) est stressant pour les souris.

Devenir

La mise à mort des animaux est nécessaire pour la détermination des lésions. Les plaques dans les vaisseaux sanguins seront prélevées post-mortem pour en déterminer la composition. Les valves aortiques situées au niveau du cœur seront prélevées afin de déterminer l’étendues des plaques.

Remplacement

L’athérosclérose est une maladie complexe qui ne peut pas être mimée in vitro. Elle implique des interactions entre l’inflammation, les lipides, le cholestérol, le flux sanguin, mais également entre différents tissus comme le foie ou le tissu adipeux. Il est possible in vitro d’étudier ces différents acteurs impliqués dans cette maladie séparément, mais seule l’utilisation de modèles animaux présentant une athérosclérose proche de celle de l’Homme peut permettre de tenir compte de tous ces éléments ensembles, et ainsi permettre une meilleure compréhension globale de cette maladie. Le modèle de souris prédisposées à l’athérosclérose utilisé dans ce projet est un modèle bien décrit dans la littérature pour l’étude du développement de l’athérosclérose, et est transposable au développement de la maladie telle qu’elle est observée chez l’homme. De plus, le métabolisme des lipides entre l’homme et la souris est bien connu et fortement similaire chez les deux espèces.

Réduction

Un modèle mathématique, tenant compte de nos variables d’intérêts ainsi que les différences nécessaires afin de pouvoir conclure à de réelles différences entre nos groupes, nous a permis de réduire le nombre d’animaux à 11 par groupe, ce chiffre correspondant au nombre minimum nécessaire pour avoir des données exploitables par la suite. Les différences attendues sont des différences dans la formation des plaques dans les vaisseaux sanguins ainsi que des paramètres qui lui sont associées. Les expériences seront réalisées chez des souris mâles et femelles afin de tenir compte du dimorphisme sexuel. Enfin les expériences seront répétées une deuxième fois afin de confirmer la reproductibilité des résultats obtenus.

Raffinement

Le transport est stressant pour les souris. Tout sera fait pour limiter l’inconfort et le stress des animaux pendant cette étape (Enrichissement, gel diet, voiture climatisée). L’irradiation est quand-a-elle indolore. Les souris seront transférées dans de nouvelles cages propres à leur retour et un temps de repos de 2h minimum sera respecté pour limiter un stress trop important. Ce délai est nécessairement court puisque la greffe doit être rapidement effectuée. L’irradiation supprime le système immunitaire. 2 à 4 semaines sont nécessaire à la greffe pour fournir de nouveau un système immunitaire entièrement fonctionnel. Ceci sera pallié par 4 semaines d’antibiotiques, dilués dans l’eau de boisson et renouvelés quotidiennement, pour limiter le risque infectieux. Durant cette période, et pendant l’injection de la greffe, tout sera fait pour garder les souris dans un environnement propre et exempt de pathogènes. L’injection et les différentes prises de sang se feront après application d’un anesthésique local. Un tube de contention conçu pour restreindre le temps de confinement et le risque de mouvement indésirable de la souris pendant l’injection sera utilisé afin de réduire le temps de manipulation des souris. Le prélèvement sanguin terminal par ponction intracardiaque se fera sous anesthésie gazeuse, la souris sera maintenue à 37°C via un plateau chauffant le temps de la ponction, de la lidocaïne sera appliquée localement sur le site d’insertion de l’aiguille. L’animal sera ensuite euthanasié pour effectuer les différents prélèvements. Le milieu d’hébergement sera enrichi (objet pour se cacher, nid). Les animaux seront hébergés en groupe de 5 à 10. La mise sous régime riche en cholestérol entrainera la formation de plaque dans les vaisseaux sanguins des souris, celles-ci sont indolores et asymptomatiques.

Choix des espèces

Le modèle de souris prédisposées à l’athérosclérose utilisé dans ce projet est un modèle bien décrit dans la littérature pour l’étude du développement de l’athérosclérose, et est transposable au développement de la maladie telle qu’elle est observée chez l’homme. De plus, le métabolisme des lipides entre l’homme et la souris est bien connu et fortement similaire chez les deux espèces. Des animaux adultes (8 semaines) seront utilisés, l’athérosclérose étant une maladie s’installant sur le temps et touchant la population adulte.

Le nerf sciatique droit de 75 rats est sectionné puis suturé sous anesthésie générale, opération de quarante minutes qui leur fait perdre la motricité et la sensibilité de la patte arrière. Les procédures impliquent un niveau de souffrance modéré et s'achèvent sans réveil, le nerf étant prélevé pour compter les fibres myélinisées et mesurer la gaine de myéline. Le porteur prévoit des difficultés de déplacement, une atrophie possible du membre, des douleurs après l'opération et des automutilations dont il ne peut estimer la durée, et fait courir les animaux vingt minutes par séance sur un tapis roulant pour les limiter. Il écrit par ailleurs que cette opération est "très bien tolérée" par les animaux.

Objectifs

Ce projet s'inscrit dans la thématique de la réparation nerveuse périphérique. La stratégie de réparation des nerfs périphériques considérée comme le gold-standard est la suture microchirurgicale directe sans tension, avec l’utilisation de greffe nerveuse d’interposition en cas de perte de substance nerveuse. Dans le cadre des lésions des nerfs périphériques dont la réparation par une suture directe sans tension est possible, différents types d’enveloppement nerveux ont été utilisés dans le but d’améliorer les résultats cliniques des réparations. Un enveloppement nerveux est l’utilisation d’un matériel (biologique ou de bio-ingénierie) sous la forme d’un tube placé autour des moignons nerveux, qu’ils soient suturés ou non. L’objectif principal de notre étude pré-clinique sur modèle murin est de comparer les effets de la protection de la suture nerveuse par une enveloppe graisseuse autologue sur la récupération fonctionnelle motrice et sensitive, par rapport à la protection par un manchonnage veineux. L’objectif secondaire est de comparer les caractéristiques histologiques de la cicatrisation nerveuse lors de la protection de la suture par une enveloppe graisseuse, par rapport à la protection par un manchonnage veineux.

Bénéfices attendus

Bien que la chirurgie réparatrice des nerfs périphériques soit aujourd’hui réalisée de manière quotidienne, les résultats ne sont pas excellents. Sur l’ensemble des procédures de chirurgie nerveuse réalisée, seuls 40 à 50% des patients présentent une récupération fonctionnelle satisfaisante. Une régénération nerveuse incomplète peut entrainer une mauvaise récupération motrice, par dénervation musculaire, ainsi qu’une mauvaise récupération sensitive et des douleurs chroniques. Les lésions traumatiques des nerfs périphériques ont des coûts socio-économiques importants, et les résultats concernant la douleur, la durée de récupération, l’impact psychologique et le retour à une fonction de base sont mauvais. Nous espérons que les différents tests réalisés sur la récupération fonctionnelle montreront une différence significative entre les groupes suture avec enveloppement par manchon ou par graisse autologue versus suture seule. Nous espérons également montrer au moins une absence de différence significative entre les groupes manchonnage veineux et manchonnage graisseux. Nous espérons évaluer histologiquement la présence ou non d’un micro-environnement favorable à la régénération nerveuse en cas d’enveloppement nerveux par graisse autologue. Une meilleure récupération fonctionnelle avec l’utilisation de graisse autologue dans cette étude pré-clinique, en comparaison au gold standard de la réparation nerveuse (suture directe microchirurgicale sans tension) permettrait d’appuyer la réalisation d’étude clinique, en particulier dans le cadre des lésions nerveuses périphériques traumatiques. L’utilisation de graisse autologue entourant une suture nerveuse directe serait une amélioration technique simple et peu couteuse du gold-standard. En effet, la disponibilité de graisse autologue est constante sur le site opératoire d’une chirurgie nerveuse périphérique. De plus, une récupération fonctionnelle meilleure ou équivalente avec l’enveloppement de graisse autologue en comparaison au manchonnage veineux dans cette étude permettrait également d’appuyer la réalisation d’études cliniques.

Procédures

Il y a 4 interventions : - La première intervention est la chirurgie de lésion du nerf sciatique. Chaque chirurgie sera sous anesthésie générale, sous ventilation et durera 40 minutes. - La deuxième intervention correspond à l’entrainement physique sur animal vigile (tapis roulant horizontal) qui permettra une meilleure récupération du positionnement de la patte lésée ; chaque test durera 20 minutes et cela dès J+1 semaine de l’intervention jusqu’à la fin du protocole. – La troisième intervention correspond aux tests fonctionnels sensitivomoteurs, ils seront réalisés à trois temps différents (3,6 et 9 semaines post-opératoire), chaque test durera environ 20 minutes. -La quatrième intervention est le prélèvement du nerf sciatique, réalisé sous anesthésie générale afin de procéder, par la suite, à l’analyse histologique. Cette dernière étape est sans réveil de l'animal.

Impact sur les animaux

La section du nerf sciatique droit entraîner une perte des fonctions motrices du membre inférieur ainsi qu’une perte sensitive allant jusqu’à la patte. Il y aura ainsi des difficultés à se mouvoir avec perte de fonction du biceps fémoral et du muscle gastrocnémien, engendrant des difficultés pour se déplacer, un stress, une possible atrophie du membre inférieur, ainsi qu'une douleur post-opératoire. Théoriquement, il est aussi possible que l'animal ressente une gêne locale liée à des paresthésies. Il est également possible que dans les suites post-opératoires, les animaux s'infligent une automutilation, du fait de la douleur mais également par la gêne occasionnée par une membre non fonctionnel. Néanmoins il n'est pas possible de quantifier la durée de ces effets. Les tests comportementaux pouvant également engendrer un stress à l'animal, nous placerons les rongeurs dans la pièce afin de s'y acclimater, et il sera réalisé des tests d'habituation pour chacun des tests comportementaux. Le prélèvement de la veine jugulaire externe, malgré son rôle majoritaire de drainage veineux cervico-facial chez le rat, n’est pas décrit comme à risque de nuisance chez le rat. Son prélèvement nécessite une incision supplémentaire.

Devenir

Les animaux seront mis à mort sans réveil afin de récupérer leur nerf sciatique droit. Le nombre total de fibres myélinisées par coupe ainsi que la taille moyenne des fibres et de la gaine de myéline sera mesuré et comparé selon les différents groupes afin de voir les différences entre les traitements. On effectuera différents marquages afin de comprendre la modulation de la cicatrisation nerveuse.

Remplacement

La réparation des nerfs périphériques comporte des mécanismes physiopathologiques hautement intégrés qui ne peuvent pas être reproduits de manière satisfaisante par des expériences in vitro ou in silico. La preuve de la qualité de la restitution de la fonction nerveuse ne peut être attestée qu'en analysant un comportement sensori-moteur : le nerf sciatique est un nerf mixte dont la section représente très bien la complexité d'un rebranchement nerveux (problématique de la syncinésie). Une méthode alternative telle que le "nerve-on-chip" permettrait de tester l'activité de transmission du nerf mais pas de la fonction de transmission sensori-motrice. Réaliser ces expériences chez un animal non-mammifères ne permettrait pas d'obtenir des données permettant d'envisager une transition clinique directe. Le modèle utilisé ici présente une chirurgie très similaire à la chirurgie clinique de réparation (chirurgie de la main par exemple).

Réduction

Ce projet s’efforce de réduire le nombre d’animaux au strict nécessaire pour que l’étude soit concluante. Le nombre d’animaux a tout d’abord été évalué à partir des études précédemment réalisées au sein du laboratoire et retrouvé dans la littérature, et dont les statistiques avaient été établies pour réduire au minimum le nombre d’animaux opérés. Les tests fonctionnels seront réalisés à différents time point pour un suivi longitudinal de la cicatrisation nerveuse sans mise à mort des animaux. L'opération est très bien tolérée par les animaux et n'occasionne pas de mortalité. Le nombre d’animaux nécessaire a été calculé grâce à l’outil BiostaTGV avec un test bilatéral et une analyse de puissance (α=0.05 ; β=0.8) qui montre que l’effectif théorique de 15 rats par groupe permettra de mettre en évidence des différences significatives. De plus, la technique chirurgicale étant déjà acquise via l’obtention du diplôme de microchirurgie réalisé sur les rats, cela permet de s’affranchir de la procédure d’apprentissage et donc de réduire au maximum le nombre de rats à utiliser dans ce protocole.

Raffinement

L’ensemble des procédures chirurgicales se déroulera sous anesthésie générale accompagnée de dérivés morphiniques. Une analgésie avec application locale de xylocaïne sera réalisée avant toute incision de la peau. Les rats seront hébergés par trois dans des cages standards répondant aux normes européennes actuelles (Directive 2010/63/UE), placés sous un cycle jour/nuit 12/12h avec accès illimité à l'eau et la nourriture, et avec un milieu enrichi. Le suivi du poids des animaux, de la prise alimentaire, de l’aspect physique externe (état de la peau, de la fourrure, ...) ainsi que l’apparition de sécrétions, d’excrétions anormales, seront minutieusement surveillés et permettront de contrôler l’absence de souffrance, en complément de l’examen du comportement de l’animal (agitation, prostration). Tout au long du projet, du personnel qualifié veillera au bien-être des animaux biquotidiennement 5j/7 et quotidiennement pendant les week-ends et jours fériés. Dans le cas de l'atteinte d'un point limite, une mise à mort anticipée sera réalisée. L’injection d’antalgiques sera effectuée à titre systématique dans les premiers jours suivant la chirurgie considérée comme algogène. Des compléments seront effectués en fonction de l’évaluation de la douleur selon les éléments suscités. Les conditions d'hébergement, de soins, d’antalgie et les méthodes utilisées seront adaptées pour réduire le plus possible toute douleur, souffrance et angoisse durables que pourraient ressentir les animaux. Avant chaque expérimentation, chirurgicale ou comportementale, les animaux sont placés dans la pièce dédiée afin de s'y acclimater. Avant chaque procédure, nous réaliserons du "Handling" afin de diminuer le stress de l'animal. L’entrainement physique doux (tapis roulant horizontal) permettra aux animaux de limiter toute automutilation rencontrée lors de nos précédents protocoles. Cette nouvelle technique de raffinement permettra aux animaux d’avoir un membre plus fonctionnel. La nourriture sera placée dans une mangeoire au sein même de la cage. Pour l'aider à s'abreuver, on placera une tétine plus longue, permettant à l'animal de boire correctement sans avoir à lever sa tête ou à s'appuyer sur ses pattes arrière.

Choix des espèces

Le rat appartient au groupe mammifère le plus proche phylogénétiquement des primates : son degré d’homologie avec l’Homme est donc très élevé. Le rat est un animal couramment utilisé pour modéliser les pathologies nerveuses et le niveau de connaissance en physiopathologie est très avancé. L’anatomie du système nerveux est similaire à celle de l’Homme. Le nerf sciatique du rat est un modèle proche des nerfs digitaux chez l'Homme et un animal résistant sur le plan physique (résistance aux infections, survie) permettant un moindre risque de pertes en cours de projet et donc de mise à mort supplémentaire d’animaux versus perte de puissance statistique. Les techniques de lésion de nerf sciatique sont aujourd'hui bien définies pour le rat et les études fonctionnelles sont facilement mises en place. Les études actuelles sur la régénération axonale du nerf sciatique sont essentiellement réalisées sur modèles murins, permettant à notre étude d’être comparable à celles de la littérature et à celles de notre laboratoire. Selon les données de la littérature et les études réalisées précédemment dans le laboratoire sur la régénération nerveuse, les rats utilisés dans cette étude seront âgés de 2 mois, ce qui correspond à un stade adulte ayant déjà atteint une maturité de leur structure nerveuse.

Un rat dont la température corporelle chute durablement sous 33,5 °C sort du protocole, et peut y être réintroduit après avoir été réchauffé. 580 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Isolés en cage individuelle pendant 19 à 26 jours, ils subissent une prise de température rectale chaque jour, et 204 d'entre eux vivent à 4-6 °C jour et nuit durant deux à trois semaines, avec des frissons possibles les premiers jours. L'objectif est de comprendre comment le tissu adipeux brun produit de la chaleur. Le bénéfice reste au conditionnel, un système qui "pourrait être une cible thérapeutique potentielle" contre l'obésité, alors que l'isolement touche tous les rats dès le premier jour.

Objectifs

La progression de l'obésité dans le monde est une préoccupation cruciale de la recherche médicale. L’une des stratégies envisagées pour lutter contre ce fléau consisterait à stimuler la thermogenèse, en particulier par le tissu adipeux brun et beige, qui ont la capacité de produire une grande quantité de chaleur à partir de la graisse qu’ils brûlent. La caractérisation des mécanismes de thermogenèse constitue donc une piste de recherche prometteuse pour la prévention et le traitement des maladies métaboliques. Le projet présenté ici permettra d'identifier précisément le rôle du système Créatine-Kinase / Phosphocréatine, dans le processus de production de chaleur par les tissus adipeux brun / beige et de déterminer si ce système pourrait être une cible thérapeutique potentielle dans la lutte contre l’obésité.

Bénéfices attendus

Le système Créatine-Kinase / Phosphocréatine (système CK / PCr) est connu depuis des années pour jouer un rôle majeur dans le transfert d’énergie (réserve et navette énergétique) au sein des cellules musculaires et nerveuses. Des travaux récents montrent une nouvelle fonction de ce système dans la thermorégulation par le tissu adipeux, et également dans la prévention des maladies métaboliques, Cependant, les mécanismes impliqués restent à être élucidés. Notre projet vise à caractériser pour la première fois le rôle du système CK / PCr dans la bioénergétique des tissus adipeux et de déterminer par quel(s) mécanisme(s) et à quelle ampleur, le système CK / PCr participe à la production de chaleur par les tissus adipeux brun/beige. Cette étude pourrait apporter une connaissance primordiale concernant la bioénergétique des tissus adipeux et conduire à de nouvelles approches thérapeutiques dans la prévention et le traitement des maladies métaboliques associées à l’obésité.

Procédures

Les 3 groupes d’animaux seront exposés aux différentes températures (respectivement à 4-6°C, 22-23°C ou 28°), 24h/24, 7J/7 durant 14 ou 21 jours (selon le protocole choisi lors de la série préliminaire), en armoire ventilée et en cage individuelle. La prise de température corporelle (sonde rectale) sera prise quotidiennement durant toute la période de stabulation (phase d’habituation de 5 jours avant le début de l’exposition aux différentes températures et pendant toute la durée de l’exposition jusqu’au jour de l’euthanasie de l’animal, soit durant 19 ou 26 jours (selon le protocole choisi lors de la série préliminaire). La prise de la température corporelle aura lieu 1 fois par jour pour tous les groupes, à l’exception des 5 premiers jours concernant les animaux du groupe exposé au froid (4-6°C), pour lesquels la température corporelle sera prise 2 fois par jour (début de matinée vers 9h et milieu d’après-midi vers 15h). Cette prise de température, qui nécessite une légère contention, ne dure pas plus d’une minute.

Impact sur les animaux

Dans ce projet, les rats seront hébergés en cage individuelle afin de pouvoir suivre précisément leur prise alimentaire. L'isolement constituera donc un inconfort pour l'ensemble des animaux. La seconde source d'inconfort sera liée à l'exposition au froid (4-6°C), 24h/24, durant 2-3 semaines. Elle concerne 204 animaux. Les études utilisant de tels protocoles d'exposition au froid, ne décrivent ni de chute drastique de la température corporelle, ni d'inconfort majeur. Après quelques jours d'acclimatation, durant lesquels les animaux peuvent frissonner et présenter une légère baisse de leur température corporelle, les animaux retrouvent une activité normale. L'inconfort lié à l'exposition au froid est d'autant moindre que, la température de thermoneutralité des rats étant autour de 28°C, lorsque ces derniers sont hébergés à 22°C, ils présentent déjà une certaine adaptation (présence marquée de tissu adipeux brun interscapulaire).

Devenir

A l'issue de l'unique procédure 1, tous les animaux seront euthanasiés. Ceux qui auraient éventuellement été exclus de la procédure seront également euthanasiés dès la sortie du protocole. Des tissus pourront éventuellement être prélevés après euthanasie et congelés en vue d’une utilisation ultérieure en TP pour des dosages biochimiques.

Remplacement

Au vu de sa complexité, le phénomène de brunissement induit naturellement en réponse à l'exposition au froid, ne peut pas être entièrement reproduit in vitro. En effet, les tissus adipeux sont constitués de cellules de différents types qui interagissent entre elles et il est difficile de reproduire cette hétérogénéité et ce dialogue in vitro. De plus, l’étude des modifications adaptatives des tissus adipeux en réponse au froid nécessite une approche intégrée à l’échelle de l’organisme, qui préserve la communication nerveuse et hormonale, entre les différents types de tissus adipeux d’une part, et entre ces tissus et les organes impliqués dans le métabolisme, comme le foie et le pancréas, d’autre part. L'exposition au froid de l'animal, constitue donc une approche indispensable à l'étude du phénomène de brunissement et aucun modèle alternatif ne peut remplacer le modèle animal. Cependant, en parallèle de ces travaux à l'échelle de l'animal, l'utilisation de modèles cellulaires issus de tissus adipeux humains permettra de voir si certains mécanismes observés sur les adipocytes de rat acclimatés au froid sont retrouvés/ transposables chez l'Homme.

Réduction

Le choix du modèle animal, le rat plutôt que la souris, permet de limiter le nombre d'animaux à utiliser. En effet, les tissus adipeux brun et beige sont des tissus peu abondants et certains des protocoles de l’étude nécessiteraient, chez la souris, de grouper les TAB provenant de 3 à 4 animaux pour une seule expérimentation. Chez le rat, 2 animaux seulement devraient suffire pour obtenir la même quantité d’informations. Par ailleurs, le choix d'une exposition prolongée au froid (2-3 semaines) afin d'obtenir une adaptation maximale de l’animal, permettra d’atteindre les objectifs de l’étude tout en limitant le nombre d’animaux nécessaire. Grâce à l'utilisation d'appareillage de précision, une précision maximale des mesures pourra être obtenue avec très peu de matériel biologique. Pour finir, le niveau de dispersion des données attendues a été pris en compte, afin de calculer le nombre d'animaux au plus juste sans risquer pour autant de compromettre l'interprétation statistique des résultats. De plus, si les données issues de la série préliminaire pour la condition choisie sont exploitables, elles pourront être intégrées à l'étude principale, ce qui réduira le nombre total d'animaux de 8 individus.

Raffinement

Un suivi attentif des animaux, par un personnel formé, sera opéré chaque jour durant la période de stabulation avant et pendant l'exposition aux températures étudiées, afin d'évaluer l'inconfort subi (isolement, effet de la température ambiante) et leurs éventuelles conséquences sur le bien-être animal. Des critères comportementaux visant à évaluer l'état général de l'animal et la mesure de variables physiologiques concrètes (masse corporelle, température rectale) de façon journalière et la prise de nourriture (2 fois par semaine) seront mis en place. Afin de limiter leur stress, les rats seront placés en armoire ventilée 5 jours avant le début de l'exposition au froid ou à la neutralité thermique). Ils seront en cage individuelle, mais ils pourront se voir et se sentir. Puis après 5 jours d'habituation aux conditions de stabulation en armoire ventilée, les rats seront exposés à la température étudiée (4-6°C ou 28°C). Durant la phase d'adaptation au froid, décrite pour durer quelques jours, une surveillance rapprochée (2 fois par jour) des animaux est prévue. Des points limites seront définis et permettront de mener des actions visant à réduire l'inconfort, pouvant aller jusqu'à la sortie du protocole si les signes de souffrance dépassent certaines limites fixées ou si la température corporelle chute durablement en dessous de 33,5°C. L'animal pourra être réchauffé et réintroduit ou pas dans le protocole selon sa récupération. Si l'acclimatation au froid s'avérait trop difficile, la mise en place d'un protocole d'exposition progressif au froid serait envisagée. Cela ne sera très probablement pas nécessaire car des études similaires ne décrivent pas d'inconfort majeur lié à l'exposition au froid. En effet, les rats, dont la neutralité thermique est autour de 28°C, présentent déjà une certaine adaptation de leur tissu adipeux brun au froid, lorsqu'ils sont hébergés à 22°C. Afin de limiter l'impact de l'isolement et du froid et d'améliorer le bien-être des animaux, leur milieu de vie sera enrichi durant toute la période de stabulation, et, notamment les 4 premiers jours d'exposition, par du matériel de nidation limitant l'impact du froid. En plus des expériences prévues dans le projet ANR (sur les tissus adipeux), il est prévu de prélever d'autres organes (foie, coeur, cerveau, muscle, vaisseaux sanguins) afin de recueillir un maximum de données sur les effets du froid et sur l'impact de la température de stabulation (22-23°C versus 28°C neutralité thermique).

Choix des espèces

La plupart des études sur les mécanismes de thermorégulation ont été menées sur les modèles rat ou souris. Plus récemment, le cycle futile de la créatine a été décrit chez la souris. Le choix de focaliser l'étude sur le modèle rat a été motivé principalement par le fait que la taille de l'animal étant supérieure, la quantité de tissu adipeux brun est considérablement plus importante et que par conséquent le nombre d'animaux nécessaire pour une même expérience pourra être réduit par rapport au modèle souris. Par ailleurs, le rat est considéré comme étant un modèle plus proche de l'humain, ce modèle est couramment utilisé et de nombreuses données existent. Les animaux mâles et femelles seront utilisés à l'âge jeune adulte, environ 8-10 semaines. Chez l'adulte tous les mécanismes de thermorégulation sont établis et l'influence hormonale est stabilisée.

Du chocolat administré au début de la phase de sommeil pour empêcher 90 souris de dormir, des électrodes qui détruisent au courant électrique les neurones du noyau suprachiasmatique : 674 souris et 284 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Les interventions chirurgicales durent de trente minutes à une heure et se répètent, avec pose d'un cathéter dans la veine du cou, injections de virus dans le cerveau, tests de comportement et de sommeil à 3, 6 et 12 mois. Certains animaux passent deux semaines isolés pour mesurer la perturbation de leurs rythmes, dans des cages transparentes voisines qui leur permettent de voir leurs congénères. Le porteur retient souris et rats pour comparer deux physiologies, garde les animaux jusqu'à 18 mois après le début des expériences et n'en laisse survivre aucun, y compris dans les groupes témoins.

Objectifs

La maladie d’Alzheimer est la démence la plus fréquente chez les personnes âgées dont la prévalence augmente exponentiellement après 65 ans et qui touche 23% de la population après 80 ans. Compte tenu du vieillissement démographique, le nombre de personnes touchées pourrait doubler d’ici à 2050. Comprendre le développement de la maladie est donc primordial. Cette démence se caractérise en partie par une accumulation et une agrégation d'une protéine, la protéine Tau, provoquant la dégénérescence des neurones touchés. Les atteintes cérébrales sont variées : hippocampe, cortex, … mais également l’hypothalamus et en particulier les neurones du Noyau Supra-Chiasmatique (NSC) impliqués dans le contrôle des rythmes circadiens (rythme biologique qui régule l'alternance veille/sommeil). Les troubles du sommeil représenteraient un marqueur précoce de la maladie avant l’apparition des troubles cognitifs mais également un facteur de risque. Notamment, il a été montré qu’une privation de sommeil chez l’animal et chez l’Homme conduit à une élévation des protéines Tau toxiques dans le liquide céphalorachidien. De plus, le travail de nuit, occasionnel ou habituel, qui concerne environ 15% des salariés en France soit 3,5 millions de personnes, constitue une préoccupation majeure de santé publique du fait des effets sanitaires divers qui lui sont associés, en particulier des troubles cognitifs et d’une augmentation du risque de démences. En outre, il a été montré récemment que les cellules bordant le troisième ventricule du cerveau, nommées les tanycytes, étaient également dégradées dans la maladie d’Alzheimer. Or, ces tanycytes pourraient être impliquées dans la clairance de la protéine Tau contenue dans le liquide céphalorachidien. De plus, il a été récemment suggéré que les neurones du NSC pourraient communiquer avec les tanycytes pour réguler certaines fonctions circadiennes.

Bénéfices attendus

Le projet apportera une meilleure compréhension des mécanismes cérébraux impliqués dans l’arrivée de la maladie d’Alzheimer. Les résultats de ces recherches pourraient permettre d’évaluer l’impact des troubles du sommeil ou les horaires de travail décalés sur le développement de la maladie d’Alzheimer et également d’autres démences, et ainsi aider les autorités sanitaires à mettre en place des actions afin de limiter ces facteurs de risques. D’autre part, la dégradation des tanycytes et le manque de nettoyage du liquide céphalorachidien au cours des phases de sommeil profond par ces cellules spécialisées, les tanycytes, pourraient être à l’origine d’autres pathologies et ouvre la voie à de nouvelles recherches. En effet, l’accumulation d’autres protéines dans le liquide céphalorachidien, tel que l’Orexine, pourrait être responsable de troubles métaboliques observés chez les personnes ayant des troubles du sommeil ou en travail posté.

Procédures

Un premier groupe d'animaux (100 souris/100 rats) sera nécessaire pour étudier les changements des tanycytes induits par une lésion des NSC. Une chirurgie cérébrale détruira les neurones des NSC par l’introduction d’électrodes qui envoient un courant électrique. Ces animaux subiront une deuxième chirurgie 2 semaines après afin d'injecter dans le cerveau une protéine Tau fluorescente et un cathéter sera placé dans la veine du cou afin d'effectuer des prélèvements de sang réguliers. Les animaux seront euthanasiés 10 jours après, soit au total 24 jours après le début des expériences afin de prélever les cerveaux et étudier leurs morphologies. Un deuxième groupe d'animaux sera utilisé pour vérifier l'impact d'une perturbation du rythme circadien (travail posté, mauvais sommeil) sur les fonctions cognitives des souris soit par lésions des NSC, soit par une manipulation environnementale. Un premier sous-groupe de 240 souris (90 souris sauvages, 90 souris modèles de la maladie d'Alzheimer et 60 souris contrôles) subiront une chirurgie de lésion cérébrale des NSC; un deuxième sous-groupe (90 souris avec chocolat en phase de sommeil et 60 souris contrôles avec chocolat en phase de veille) se verra administrer un aliment appétant (chocolat) au début de la phase de sommeil afin de les empêcher de dormir. Toutes ces souris seront testées 3, 6 et 12 mois après par des tests de comportements et par des tests du sommeil. Un troisième groupe d'animaux sera utilisé pour étudier un changement des gènes dans les tanycytes à court et à long terme induit par une lésion des NSC sur 80 souris et 80 rats. Les animaux subiront une lésion des NSC puis après 1, 3, 6, 12 et 18 mois, une chirurgie cérébrale permettra l'injection d'un virus qui rendra les tanycytes fluorescents. Ces animaux seront euthanasiés 2 semaines après l'injection du virus pour des expériences de transcriptomique. Un quatrième groupe d'animaux permettra de voir l'impact de l'activation ou l'inhibition des neurones des NSC à la fois sur la morphologie et sur la modification des gènes des tanycytes. Deux sous-groupes (52 souris et 52 rats chacun) auront une injection cérébrale de virus permettant d’activer ou d’inhiber sélectivement les neurones des NSC et un virus qui rendra les tanycytes fluorescents. Deux semaines après l’injection cérébrale, les animaux seront mis à mort 30min après l’activation ou l’inhibition des neurones. Chacune des interventions chirurgicales durera entre 30 minutes et 1 heure.

Impact sur les animaux

Toute manipulation des animaux peut provoquer du stress, de la fatigue et de l’inconfort et des mesures de raffinement seront mises en place pour les limiter au maximum. En particulier, les expériences de chirurgie ou de prélèvements de sang sont faites sous anesthésie générale avec l'administration d'analgésique pour éviter toute douleur à l'animal lors de son réveil. Afin d’évaluer la perturbation des rythmes circadiens, il sera nécessaire d’isoler les animaux individuellement pendant 2 semaines (évaluation du poids, de l’absorption d’eau et d’aliments, expériences d’optogénétique). Cet isolement reste limité et sera effectué dans des cages transparentes à coté les unes des autres afin de permettre à chaque souris/rat de voir ses congénères. La lignée de souris transgéniques est une lignée de souris mimant la maladie d'Alzheimer. Ce modèle murin développe une perte des fonctions cognitives progressives, à partir de l’âge de 3 mois, avérée à 6-7 mois et maximale à 12 mois. Ces animaux n'ont pas de problème de déplacement et ne souffriront pas de cette pathologie. D’autres manipulations seront effectuées sur les animaux vigiles : des tests de comportement (sur 390 souris) consistant à déterminer l’activité locomotrice, l’anxiété et le stress des souris ou les performances cognitives. Ces expériences n’entraînent aucune douleur, mais peuvent générer du stress suite aux manipulations; les expériences seront réalisées par le même manipulateur et une habituation est effectué avant chaque test. Les molécules (anesthésiques, analgésiques, activateur/inhibiteur) devront parfois être injectés dans le péritoine de l’animal et nécessiteront la contention et l’injection de l’animal; un analgésique local peut être utilisé pour limiter la douleur de l'injection.

Devenir

L’ensemble des animaux utilisés dans chacune des procédures sera euthanasié à terme même ceux qui servent de contrôles. La durée maximale de conservation des animaux après le début des expériences est de 18 mois. Les animaux seront mis à mort à la fin de l’étude pour faire des analyses de transcriptomique ou étudier la morphologie des populations cellulaires, par l’injection d'une euthanasiant chimique.

Remplacement

Les expériences prévues ont été planifiées en tenant compte de la règle des 3R. L’étude des communications entre différentes régions cérébrales nécessite, en particulier au niveau du cerveau, d’utiliser des organismes entiers. Aucun système cellulaire n’est capable à l’heure actuelle de mimer toutes les interactions entre différentes régions cérébrales et les influences périphériques. Les tanycytes de l’éminence médiane sont des cellules placées au cœur d’une région cérébrale impliquée dans la régulation des fonctions endocrines et préserver l’influence des différentes parties de l’organisme sur cette communication cérébrale est indispensable pour notre projet. Les modèles de rongeurs rats et souris sont donc pertinents pour ce type d’étude et permettront une étude comparée des deux espèces ayant des physiologies différentes.

Réduction

Le nombre d’animaux par groupe est calculé de façon à avoir un nombre minimal et homogène d’animaux et que ce nombre soit suffisant pour une analyse statistique. Le calcul du nombre d’animaux est basé sur un calcul statistique d’effectif (seuil de significativité de 5%, puissance égale à 85%, différence entre les moyennes de 15 et écart-type de 10) pour une comparaison entre deux lots et un test statistique bilatéral. Ce calcul évalue le nombre minimum de souris par groupe entre 6 et 10.

Raffinement

Le raffinement est obtenu par la mise au point de procédures rigoureuses, la formation du personnel, un suivi quotidien de l’état de santé des animaux, le recours à des procédures non invasives et non douloureuses, le suivi des signes cliniques et des points limites, le recours aux procédures d’euthanasie dès que nécessaire, le suivi post anesthésie de l’état de santé des animaux ainsi que des soins adaptés afin de permettre une bonne récupération des animaux. Différentes mesures sont prises pour réduire le stress, l’inconfort et la douleur. * Les animaux sont manipulés individuellement, et dans le calme, afin de limiter tout stress des animaux non manipulés. Ils seront également habitués à la manipulation. * Les manipulations (administrations et sacrifices) s'effectuent à distance des autres animaux. * Les hébergements seront enrichis. * Pour les prélèvements sanguins, les animaux sont anesthésiés dès que possible par anesthésie gazeuse. *Une surveillance quotidienne est effectuée afin de détecter le plus tôt possible une éventuelle souffrance (suite à l’infection). En cas de signes cliniques défavorables et/ou si une perte de poids supérieure à 20% survenait, les animaux concernés seront mis à mort par un euthanasiant chimique. La souffrance, la détresse, l’inconfort des animaux de laboratoire seront évalués en se basant sur les cinq paramètres suivants : 1. variation du poids de l’animal 2. apparence physique externe (horripilation, accélération de la respiration, tremblements, consistance anormale des fèces associée à une distension de l’abdomen) 3. signes cliniques mesurables (hypothermie) 4. changement du comportement (diminution des soins, animal prostré) 5. réponses comportementales aux stimuli externes (réaction violente de douleur associée à des vocalisations) Un stress momentané est possible suite aux manipulations mais celui-ci sera réduit grâce aux bonnes pratiques de la préhension des animaux.

Choix des espèces

L’utilisation du modèle rongeur est essentielle pour décrypter les mécanismes impliqués dans le développement de la maladie d’Alzheimer. La communication entre différentes populations cérébrales impliquées nécessite l’utilisation de l’animal entier. Par ailleurs, la possibilité d’utiliser des souris transgéniques THY-Tau22 mimant le déclin cognitif est un plus et nécessite l’utilisation de souris transgéniques et wild-type. L’utilisation des technologies DREADD et d’optogénétique nécessite également l’utilisation de souris et de rats, technologies aujourd’hui indispensables pour moduler des populations neuronales et en déduire leurs fonctions. La physiologie des souris et des rats étant différente, il nous parait nécessaire d'étudier dès que possible ces 2 espèces afin de permettre leur comparaison. Tous les animaux utilisés dans ce projet seront des animaux adultes de 8 semaines à 21 mois. Toutes les expériences démarreront à l’âge de 8 semaines et se poursuivront sur 14 ou 24 jours pour les études à court-terme, ou sur 3 mois, 6 mois, 12 mois et 18 mois pour les études sur le long-terme (au maximum, les animaux seront âgés de 20,5 mois).

Tués à la fin des procédures pour vérifier l'emplacement des marqueurs dans leur cerveau, 576 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacun subit une chirurgie cérébrale d'environ une heure trente, puis une tâche comportementale d'une heure par jour pendant trois mois, sous rationnement alimentaire maintenu pendant la même durée pour le garder à 90 ou 95 % de son poids. Le porteur qualifie l'impact de ce rationnement de très faible, une "légère sensation de faim" qui garantit la motivation à obtenir une récompense. L'objectif déclaré est de comprendre les circuits neuronaux de la décision entre choix familiers et choix nouveaux, et le porteur conclut que ces fonctions cognitives ne s'étudient que sur des "organismes entiers".

Objectifs

Tous les jours nous prenons des décisions qui peuvent être familières ou non. Les décisions familières sont celles qui ont déjà été prises auparavant et dont l’issue est prévisible. Au contraire, les décisions non familières sont celles auxquelles on n’a jamais fait face auparavant et pour lesquelles on a peu ou pas d’expérience. Lorsque l’on fait face à une décision non familière, il faut alors utiliser nos expériences de choix passées pour guider nos actions, par exemple on peut admettre une proposition en raison de son lien avec une proposition préalablement tenue pour vraie. Ainsi, lorsque l’on a déjà pris une décision dans laquelle A>B et C>D, on peut se référer à cette situation passée lorsque l’on fait face à une nouvelle décision non familière entre B et C. Le but de ce projet est de comprendre les circuits neuronaux qui sous-tendent la prise de décision en particulier entre les situations de choix familières versus les choix nouveaux.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de mieux comprendre les processus de prise de décision. De nombreuses maladies neuropsychiatriques sont caractérisées par des déficits cognitifs et notamment des troubles de la prise de décision. Ainsi ce projet va permettre une meilleure connaissance fondamentale de ces processus cognitifs complexes mais également aider à mieux comprendre certains troubles neuropsychiatriques impliquant un déficit de prise de décision.

Procédures

Tous les animaux subiront une tâche comportementale de 1h max/jour pendant 3 mois maximum ainsi qu’un rationnement alimentaire léger pendant 3 mois maximum. Les animaux subiront une chirurgie cérébrale d’environ une heure trente.

Impact sur les animaux

Les chirurgies du cerveau présentent un risque de diminution du bien-être animal dans les moments/jours qui suivent la chirurgie (inconfort, fatigue et parfois douleur). Afin de garantir la motivation des animaux pour la tâche comportementale ils seront mis en rationnement alimentaire léger (pour les maintenir à 90-95% de leur poids corporel initial) ce qui impacte très peu leur bien-être (légère sensation de faim garantissant la motivation des animaux à obtenir une récompense alimentaire) mais peut entrainer du stress. Cette restriction temporaire est en partie compensée par la nourriture obtenue au cours de la tâche comportementale.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin des procédures pour l’analyse des marqueurs biologiques et les vérifications anatomiques.

Remplacement

Elucider les bases neuronales de fonctions cognitives ne peuvent, par définition, s’étudier que chez des organismes entiers. L’approche cognitive chez l’humain n’autorise pas la manipulation fine des circuits neuronaux qui est nécessaire à la compréhension de leur fonctionnement. De plus, les espèces d'invertébrés n'ont pas la capacité pour les comportements décisionnels étudiés dans ce projet et, à l'heure actuelle, ces comportements n'ont été démontrés que chez les mammifères et les corvidés. De même, l’approche neurocomputationelle faisant appel à la modélisation est utile, mais complémentaire des approches invasives in vivo permettant de vérifier la véracité des modèles prédictifs. Dans ce contexte il demeure nécessaire d’avoir recours à l’expérimentation animale.

Réduction

Nous cherchons à utiliser le nombre minimal d’animaux permettant d’obtenir des résultats significatifs et exploitables. Le nombre d’animaux par groupe est le minimum requis pour que nos tests conservent assez de puissance en tenant compte des pertes inévitables

Raffinement

Le bien-être animal étant essentiel pour garantir des données comportementales exploitables dans notre recherche, toute souffrance sera évitée. Les animaux bénéficieront d’un enrichissement adapté et seront hébergés en cage collective. Les protocoles de chirurgie ont été optimisés afin de garantir des conditions optimales. Le suivi post-opératoire sera effectué quotidiennement pendant 3 jours pour s’assurer de la récupération complète des animaux. Des points limites généraux et spécifiques, des mesures conservatoires ainsi que des critères d’arrêt ont été identifiés afin de permettre une prise en charge optimale de la douleur et de l’inconfort. Tous les expérimentateurs et soigneurs sont formés et compétents dans les procédures requises pour ce projet et ont suivi les formations obligatoires.

Choix des espèces

D’une façon générale, les rongeurs sont un bon modèle d’étude du système nerveux. De plus, de nombreuses épreuves comportementales spécifiques permettent de modéliser chez le rat des aptitudes cognitives complexes. Les animaux utilisés pour ce projet seront des jeunes adultes âgés d’environ 3 mois au début des expériences afin de limiter la variabilité de taille et garantir une constance dans les coordonnées stéréotaxiques. Cet âge a également été choisi pour être cohérent avec les données de la littérature.

L'objet réel du projet est de préparer le dossier d'un immunostimulant avant un essai chez l'être humain annoncé pour le second semestre 2025. 20 lapins vont être utilisés, tous tués à l'issue pour recueillir le maximum de sérum et prélever des organes, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal peut subir jusqu'à 21 prélèvements de sang sur animal vigile et trois injections intraveineuses sous anesthésie gazeuse. Le porteur passe en revue la modélisation informatique, les tests sur cellules, les technologies omiques, les tissus humains et les organes sur puce, et écarte chacune de ces méthodes au motif qu'elles ne reproduisent pas un "organisme entier".

Objectifs

Ce projet s'intègre dans le cadre du développement d'un immunostimulant du système immunitaire inné en cancérologie. Le but de projet d’étude préclinique chez le lapin est d’évaluer la réponse inflammatoire du produit avant une étude toxicologique qui sera menée chez l’homme au début du second semestre 2025. L’objectif de ce projet est de mesurer l’effet composé injecté aura pour démontrer sa bonne tolérance chez le lapin à travers des prises de sang et la mesure de plusieurs composantes physiologique (cytokinique) et pharmacocinétique.

Bénéfices attendus

Les besoins de nouveau traitement en oncologies sont importants. Malgré des investissements significatifs de nombreux besoins médicaux restent non couvert et nécessite d’explorer de nouvelle voie thérapeutique. La stimulation du système immunitaire est un axe thérapeutique important pour « réapprendre » à l’organisme à éliminer des cellules cancéreuses de manière autonome et efficace. Les points de contrôle immunitaire (Immune-Check points) ont apporté des avancées significatives en oncologie. Ce projet s’inscrit dans cette optique, avec le développement de nouveau immunostimulant du système immunitaire inné. Contrecarrer les mécanismes d’échappement tumorale mis en place par les cellules cancéreuses devrait permettre à l’organisme de pouvoir identifier et éliminer les cellules cancéreuses. Ce type de traitement est d’autant plus efficace qu’il permet une réponse sur le long terme en réduisant les risques de récidives et de rechute des patients.

Procédures

- Prélèvements sanguins sur animaux vigiles, environ 5 min, maximum 21 prélèvements. - Injection intraveineuse (sous anesthésies profonde gazeuse), environ 10 min, 3 injections. - Mise à mort sous anesthésie profonde chimique

Impact sur les animaux

Un léger stress peut être causé : - par les prélèvements rapprochés - par les injections. - par les contentions lors de l’expérimentation D’après les études faites sur d’autres animaux aucune autres nuisances ne nous a été rapporté. Nous resterons néanmoins vigilants à tous effets imprévus.

Devenir

Les animaux seront mis à mort en fin de projet afin d’obtenir le maximum de sérum et de pouvoir prélever des organes.

Remplacement

L'objectif du projet est de mesurer l'impact d'un candidat médicament le) sur un organisme ayant un système immunitaire complet et mature et chez une espèce présentant une sensibilité similaire à l'homme. Après discussion avec l'Agence Nationale de Sécurité du Médicament (ANSM) il a été conclu que le lapin était l'espèce la plus pertinente. Nous avons réalisé des premiers essais sur du sang frais de lapin pour analyser la réponse des globules blancs sanguins au LipoLPS. En revanche une évaluation de la réponse du système immunitaire complet ne peut être réalisée que sur un organisme entier et nécessite l'administration à des lapins. Nous avons étudié les alternatives qui n’ont malheureusement pas pu être retenues : Modélisation informatique/ in silico : Ces modèles peuvent prédire comment un médicament diffusera dans le corps humain. Néanmoins les modèles informatiques n’arrivent pas encore à prédire comment une réaction de type inflammatoire pourra être quantifiable car les paramètres sont trop nombreux. Méthodes in vitro : Les tests réalisés sur des cellules en culture, permettent d'évaluer en partie la réponse inflammatoire. Dans le cas de ce projet, les modèles in vitro ne peuvent pas mimer une réponse complexe avec de nombreux types cellulaires différents. Méthodes in omic : Les technologies omiques, comme la génomique, la protéomique et la métabolomique, permettent d'analyser les réponses biologiques à un niveau moléculaire détaillé. Ces approches peuvent fournir des informations précieuses sur la réponse inflammatoire, là encore la complexité de la réponse ne permets d’obtenir un niveau d’information suffisante (durée de la réaction, évolution des concentrations des molécules cibles …) Utilisation de tissus humains : Les tissus humains, obtenus par exemple lors de chirurgies, peuvent être utilisés pour des tests ex vivo. Cette méthode ne permet pas de mimer l’organisme en entier. Organes sur puce : Ce sont des dispositifs microfabriqués qui reproduisent les fonctions des organes humains. Ils permettent de tester des médicaments et d'évaluer les réponses inflammatoires dans un environnement contrôlé mais comme l’utilisation de tissus humain, ces organoïdes ne peuvent pas mimer un organisme complet.

Réduction

Afin de réduire autant que possible le nombre d'animaux utilisés nous n'avons prévu que deux groupes d'animaux : un groupe contrôle et un groupe traité. Ceci est possible grâce à des expériences préalables réalisées chez des lapins porteurs de tumeurs et ayant permis de déterminer une posologie sûre dans le cadre d'une administration intraveineuse lente. L'effectif de cinq lapins a été choisi sur la base de la variabilité attendue dans la réponse au médicament. Les comparaisons entre groupe contrôle et groupe traité seront réalisées à l'aide d'analyses non paramétriques de type Mann-Whitney. Nous avons cherché à réduire au maximum le nombre d'animaux utilisés en n'explorant qu'un seul niveau de posologie du médicament. Ceci a été rendu possible grâce à des études préalables montrant qu'une administration veineuse lente n'entrainait aucun effet secondaire sévère ni irréversible.

Raffinement

Les animaux ont un enrichissement dans les cages sous forme de tablette et de palet dans les cages. Les animaux sont habitués au personnel pour réduire le stress. De plus, les animaux sont manipulés et caressés régulièrement (2 fois par semaines). Le personnel est formé et sensibilisé à une manipulation douce des lapins pour limiter le stress au maximum. Les injections intra-veineuses seront réalisées sous anesthésie et sur un tapis chauffant. Lors du prélèvement les lapins sont bien maintenus et rassurés. La surveillance de la douleur sera réalisée en utilisant une grille de douleur du masque faciale (degré d’ouverture des paupières et d’aplatissement des joues, la forme du museau, la position des vibrisses et celle des oreilles) Des points limites seront mis en place suffisamment précocement pour limiter la douleur à son minimum, sans remettre en cause les résultats du projet.

Choix des espèces

Un test de toxicité a déjà été réalisé sur ce modèle (lapin) et cette expérimentation doit donc se poursuivre sur le même modèle avant de poursuivre les essais chez l’homme. L'objectif du projet est de mesurer l'impact d'un candidat médicament sur un organisme immunitaire complet chez une espèce présentant une sensibilité similaire à l'homme. Après discussion avec l'Agence Nationale de Sécurité du Médicament (ANSM) il a été conclu que le lapin était l'espèce la plus pertinente était le lapin. Nous utilisons des jeunes adultes (lapins âgés de 12 semaines minimum, environ 1.4kg minimum), cela correspond à l’âge requis pour avoir un système immunitaire mature chez le lapin afin de comparer ces résultats avec l’homme adulte.

Six gestes d'administration et trois gestes de prélèvement sanguin sont répétés sur les mêmes individus, quotidiennement pendant deux semaines pour les administrations. 320 souris et 400 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, dans le seul but d'habiliter des expérimentateurs et d'entretenir leurs compétences. Le porteur affirme que cette formation améliore le bien-être des animaux non-humains et réduit le nombre d'animaux utilisés, et qualifie le recours à des animaux vivants d'"indispensable" puisque simulateurs et mannequins "ne reproduisent pas les conditions réelles". Il annonce réutiliser autant que possible des animaux venant d'études précédentes, qui subissent donc ces gestes après en avoir déjà subi d'autres.

Objectifs

Pour assurer le bien-être des animaux, la réussite des projets et la qualité des résultats scientifiques, il est crucial que les expérimentateurs soient compétents dans l’exécution des gestes techniques. Cela signifie qu'ils doivent être formés et maintenir leurs compétences au fil du temps, que ce soit pour les employés actuels ou les nouveaux arrivants. Un bon encadrement par un personnel qualifié permet de former les expérimentateurs et d'améliorer le bien-être des animaux en réduisant les erreurs et en augmentant la rapidité des gestes, ce qui limite le stress et la douleur des animaux. Cela garantit également des études fiables et solides, avec suffisamment de données pour les analyses, réduisant ainsi les risques de remettre en question les résultats et d'avoir à faire des études complémentaires, ce qui diminue le nombre d'animaux utilisés.

Bénéfices attendus

L’habilitation des expérimentateurs aux gestes techniques améliorera la qualité et la fiabilité des procédures expérimentales et des résultats, tout en réduisant le nombre d'animaux nécessaires pour les études. Cela permettra d'avoir suffisamment de données pour les analyses, réduisant ainsi les risques de remettre en question les résultats et d'avoir à faire des études complémentaires.

Procédures

Durant ce projet, 6 gestes techniques d’administration et 3 gestes techniques de prélèvement sanguin seront effectués. Les gestes techniques d’administration effectués quotidiennement pendant 2 semaines se feront sur animaux vigiles, les animaux étant si nécessaire maintenus en contention par du personnel qualifié pour limiter les mouvements lors de l’exécution des gestes. Certains gestes techniques d’administration et de prélèvement sanguin seront effectués 1 seule fois sous anesthésie gazeuse. Le temps passé à effectuer un geste technique d’administration ou de prélèvement sur un animal sera de 1 minute maximum.

Impact sur les animaux

Les nuisances subies par les animaux seront temporaires et principalement dues aux administrations répétées et aux prélèvements sanguins effectués. Les animaux ressentiront une légère gêne, ainsi qu'une douleur similaire à une piqûre d'aiguille lors de certains gestes techniques d’administration et de prélèvement. Les animaux vigiles maintenus immobiles pour la réalisation de ces gestes pourront également ressentir un stress léger mais temporaire.

Devenir

L’ensemble des animaux utilisés pour ce projet seront euthanasiés à l’issu de la procédure expérimentale pour la réalisation d’analyses.

Remplacement

L’utilisation d'animaux pour l’acquisition et la maîtrise des gestes techniques par les expérimentateurs est indispensable et ne peut être remplacée par d’autres méthodes. Les simulateurs ou mannequin peuvent compléter la formation de base, mais ne reproduisent pas les conditions réelles nécessaires à l’acquisition des gestes techniques sur des animaux vivants. De tels gestes nécessitent une pratique directe pour observer et appréhender le comportement spécifique à chaque espèce, afin d’assurer la précision de leur réalisation. Selon la réglementation, l’habilitation implique d’acquérir et de valider les compétences sur des animaux, garantissant la qualité des procédures et l’amélioration du bien-être animal. Utiliser des animaux dans un cadre contrôlé minimise les risques de souffrance tout en assurant la maîtrise des gestes techniques avant de les appliquer en recherche.

Réduction

Des animaux utilisés dans des études précédentes seront réutilisés autant que possible, afin de réduire le nombre d’animaux commandés spécifiquement pour la réalisation de ce projet de tutorat et d’habilitation. Cela permettra d’utiliser au maximum les animaux disponibles. Pour ce projet, le nombre minimum de souris et de rats a été choisi pour que les expérimentateurs à habiliter puissent se former, un animal étant utilisé pour la réalisation de plusieurs gestes techniques.

Raffinement

Chaque expérimentateur sera supervisé par un personnel qualifié (tuteur) maîtrisant parfaitement les gestes techniques auxquels les expérimentateurs devront être habilités. L’objectif est de garantir une exécution correcte des procédures expérimentales, minimisant ainsi le stress et les erreurs potentielles d’exécution des gestes sur les animaux. Les animaux seront observés 2 fois par jour en semaine par du personnel qualifié, avant et après l’exécution d’un geste technique, et 1 fois par jour le week-end et jours fériés inclus. Pour gérer la douleur de certains gestes techniques, une anesthésie gazeuse sera utilisée. De plus, un suivi de poids avec au moins 2 pesées par semaine sera réalisé au cours du projet. Si l’atteinte d’un point limite est constaté, l’animal sera euthanasié dans des conditions éthiques.

Choix des espèces

Le rat et la souris étant les deux espèces utilisées dans notre établissement, il est donc primordial que le personnel soit habilité à effectuer les gestes techniques sur ces deux espèces. Nous allons réutiliser autant que possible les animaux d’études précédentes menées dans notre établissement. Les animaux réutilisés seront âgés d’au moins 10 semaines.