Procédures modérées

Dix à douze prélèvements de sang hebdomadaires et jusqu'à huit séances d'imagerie sous anesthésie par animal : 1 856 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, toutes tuées entre la douzième et la quatorzième semaine suivant l'injection de cellules cancéreuses. Une partie reçoit ces cellules par voie intraveineuse, une autre sous la peau, pour reproduire les deux formes de la mastocytose. Le porteur signale que l'expansion des cellules dans la peau provoque des démangeaisons et que leur installation dans les membres inférieurs et le bassin gêne progressivement les déplacements, des mouvements d'étirement des pattes signalant selon lui une greffe qui prend. Il précise aussi que les souris d'élevage non utilisées sont tuées, en particulier les mâles, dont le taux de greffe est inférieur à celui des femelles.

Objectifs

Le projet vise à démontrer, chez l’animal, comment deux gènes mutés dans la même cellule contribuent au développement de la mastocytose, une maladie qui affecte plusieurs organes ou uniquement la peau. Nous pourrons ainsi valider les observations réalisées in vitro sur l'implication de nouveaux gènes dans la maladie et qui soulignent la nécessité de développer des traitements personnalisés ciblant les effets de ces gènes sur les patients. Avant de tester de nouveaux médicaments, il est crucial de comprendre comment ces gènes influencent la maladie.

Bénéfices attendus

Les résultats de ce projet confirmeront la nécessité de développer des thérapies personnalisées ciblant les dérégulations qui ont lieu chez les patients. La réalisation de ce projet est indispensable avant de prévoir l’étude pré-clinique qui consistera à tester l’efficacité de nouvelles drogues. Cette stratégie a démontré son efficacité dans notre précédente étude.

Procédures

Une seule injection de cellules cancéreuses sera réalisée chez les souris, soit par voie intraveineuse (dans la veine) soit par voie sous-cutanée (sous la peau). L’injection, effectuée sous anesthésie générale dans les deux cas, dure seulement quelques secondes. Un petit échantillon de sang sera prélevé chaque semaine sur les souris ayant reçu une injection intraveineuse, avec un total de 10 à 12 prélèvements ; chaque prélèvement dure moins de 5 secondes. Ces animaux seront également examinés par imagerie 3 à 5 fois au total. Les deux méthodes d’analyse sont complémentaires pour le suivi précis de la cinétique de multiplication des cellules. Pour les souris ayant reçu une injection sous-cutanée, un seul prélèvement de sang sera réalisé à la 10ème semaine, pour vérification, car les cellules ne devraient pas migrer dans le sang. Le suivi de la greffe cutanée est fait par imagerie (8 au total). L’imagerie est réalisée sous anesthésie générale et dure maximum dix minutes.

Impact sur les animaux

L’anesthésie générale provoque une baisse de la température corporelle, un assèchement des yeux et un stress dû à la manipulation. L’injection des cellules pourrait provoquer une douleur légère et de courte durée après le réveil. L’imagerie peut entrainer du stress et une gêne de courte durée liée à l’anesthésie. Les prélèvements de sang, bien que brefs et sous anesthésie, peuvent provoquer du stress et une douleur légère durant les minutes qui suivent le réveil. L’expansion des cellules au niveau cutané peut provoquer des démangeaisons. L'expansion des cellules préférentiellement au niveau des membres inférieurs et du bassin, peuvent entrainer une difficulté progressive de se mouvoir. Des mouvements d’étirements des pattes indiquent une greffe réussie qui évolue, à surveiller de près.

Devenir

Les animaux utilisés sont mis à mort entre la 12ᵉ et la 14ᵉ semaine suivant l’injection des cellules, ce délai correspondant au stade où la greffe est suffisamment développée pour permettre l'analyse des souris. Les animaux d’élevage non utilisés sont mis à mort, notamment les mâles en raison d'un taux de greffe inférieur à celui des femelles.

Remplacement

Au cours des trois dernières années, nos recherches en laboratoire ont cherché à comprendre comment certains gènes interagissent dans la mastocytose, un type de cancer qui peut se manifester soit dans plusieurs organes, soit uniquement sur la peau. Cependant, ces études en laboratoire ont leurs limites, car elles ne reproduisent pas entièrement les conditions réelles, où l'environnement autour des cellules joue un rôle crucial dans le développement du cancer, sa propagation et la résistance aux traitements. Les souris sont essentielles pour recréer, même partiellement, les conditions pathologiques chez les humains et pour explorer comment les gènes interagissent afin de tester de futurs traitements. Par exemple, pour mieux étudier la forme cutanée de la maladie, nous utilisons des souris sans poils. Ce modèle nous aide à suivre de près comment les cellules cancéreuses envahissent la peau, de manière similaire à ce qui se passe chez les patients.

Réduction

Nous avons choisi deux types de souris pour notre étude en raison de leur pertinence pour notre travail et de leur utilisation fréquente en recherche. Le premier type nous aide à étudier le cancer quand il touche différents tissus dans le corps, tandis que le second est utilisé pour observer la forme du cancer qui se manifeste uniquement dans la peau. Grâce à notre expérience et aux informations recueillies de précédentes études, nous savons combien de cellules injecter, comment les tumeurs se développent avec le temps, à quelle fréquence nous devons prélever du sang, quand et comment réaliser l’imagerie et quand il est nécessaire de mettre fin à l’étude.

Raffinement

Dans le cadre de notre projet, nous mettrons en place des méthodes de raffinement qui visent à garantir que les modèles animaux sont traités de manière éthique et que leur bien-être est pris en compte. 1.Anesthésie pendant les procédures douloureuses d’injection ou de prélèvement de sang pour réduire la douleur et l'inconfort des animaux. 2.Monitoring de la santé : La surveillance régulière de la santé des animaux permet de détecter rapidement toute anomalie ou signe de détresse, ce qui permet une intervention précoce. 3. Enrichissement de l'environnement avec des éléments tels que des abris, des jouets, ou des matériaux à mâcher pour stimuler les comportements naturels et améliorer le bien-être des souris. 4.Protocoles de manipulation douce : Les procédures de manipulation des animaux doivent être effectuées avec précaution pour minimiser le stress, l'anxiété et la douleur. 5.Les étudiants travaillant avec les animaux sont formés pour mettre en œuvre les actes diminuant le stress. 6.Réduction du nombre d'animaux en utilisant le nombre minimal pour atteindre les objectifs du projet. 7.Respect les cycles circadiens et éviter les manipulations tardives.

Choix des espèces

Le modèle souris s'avère particulièrement approprié pour notre étude sur la mastocytose, car il répond à notre besoin de comparaison avec la pathologie observée chez les patients et repose sur des recherches préexistantes, éliminant ainsi la nécessité de mises au point supplémentaires. Les souris seront greffées entre 5 et 8 semaines d'âge. Les expériences antérieures montrent que ce stade est optimal pour une bonne prise de greffe dans les deux souches, bien qu'il soit possible de les greffer jusqu'à 12 semaines d'âge.

180 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour analyse des tissus, chacune passant deux séances d'imagerie par semaine pendant six semaines, soit jusqu'à douze anesthésies, avec pose d'un cathéter dans la veine de la queue. Deux injections de collagène à trois semaines d'intervalle déclenchent chez elles une polyarthrite, puis viennent deux injections de traitement par semaine pendant trois semaines et une contention quotidienne de cinq à dix minutes. Le porteur indique que le gonflement des articulations peut gêner le déplacement et la préhension jusqu'à faire perdre du poids, et que l'irritation au point d'injection peut conduire l'animal à se gratter jusqu'à la plaie. Il attend de ces expériences l'identification d'une cible thérapeutique et le repositionnement d'un anticancéreux déjà commercialisé, bénéfices renvoyés à des étapes ultérieures quand les gonflements et les plaies, eux, sont prévus au protocole.

Objectifs

La polyarthrite rhumatoïde (PR) est une maladie inflammatoire chronique, caractérisée par une atteinte articulaire, souvent bilatérale et symétrique, évoluant par poussées vers la déformation et la destruction des articulations atteintes. Il s’agit du plus fréquent rhumatisme inflammatoire chronique, touchant entre 0,5 et 1% de la population mondiale, et touchant 4 fois plus les femmes que les hommes. Les premiers symptômes se traduisent par des douleurs articulaires, des rougeurs et des gonflements des articulations, en particulier des mains et des pieds. A l’heure actuelle, il n’existe pas de traitement de la PR, seulement des moyens de soulager la douleur ou réduire l’intensité des symptômes. Il est donc nécessaire de développer des médicaments à la fois efficaces contre la progression de la maladie mais aussi ses symptômes, ainsi que de développer des moyens diagnostics précoces. Différentes études suggèrent que la modulation d’EZH2, une histone méthyltransférase, pourrait être une cible thérapeutique intéressante pour le traitement de la PR. En effet, des études in vitro et in vivo ont démontré que l’inhibition d’EZH2 permet de réduire l’inflammation dans de nombreux contextes physiopathologiques. Plus particulièrement, le laboratoire a démontré que dans des modèles murins d’arthrose, une autre pathologie articulaire inflammatoire, l’inhibition d’EZH2 par un médicament, l’EPZ-6438, permet de réduire la progression de la maladie (destruction de l’articulation), et la douleur associée. Dans la mesure où, comme dans l’arthrose, l’expression d’EZH2 est augmentée dans l’articulation des patients arthritiques, il a été proposé que l’inhibition d’EZH2 pourrait réduire la progression de la PR. Dans ce contexte, le but de cette étude est d’évaluer l’effet de l’inhibition d’EZH2 dans un modèle expérimental de PR afin de mieux comprendre les mécanismes de la maladie et d’envisager de nouvelles pistes de traitements. L'étude du rôle d'EZH2 sera effectuée in vivo grâce à l'imagerie à particules magnétiques (MPI). L'objectif est de tester un nouvel agent de contraste qui a montré une sensibilité de détection en MPI supérieure à celle en imagerie par résonnance magnétique (IRM).

Bénéfices attendus

Plusieurs laboratoires dont le nôtre ont démontré que l’inhibition d’EZH2 par l’EPZ-6438 ralentit la progression de l’arthrose en réduisant la dégradation du cartilage et l’inflammation articulaire, et améliore les fonctions motrices des souris ainsi que la douleur, ce qui suggère qu’EZH2 serait une cible thérapeutique intéressante dans le traitement de cette pathologie articulaire. Pour cette étude, nous nous attendons à des effets comparables voire plus prononcés dans la mesure où l’arthrite est une maladie articulaire à forte composante inflammatoire. Les bénéfices attendus sont donc l’identification d’une nouvelle cible thérapeutique pour le traitement de la PR, capable d’induire une réduction des signes cliniques (réduction du gonflement et de l’inflammation sur les pattes des animaux). L’EPZ-6438 étant un traitement déjà utilisé en médecine humaine pour le traitement de certains cancers, une stratégie de repositionnement du médicament dans cette nouvelle indication pourrait être envisagée. Par ailleurs, la mise au point du protocole d’imagerie de l’inflammation par imagerie à particules magnétiques (MPI) devrait permettre d'imager de manière ultrasensible, spécifique et précoce l'inflammation articulaire. Cette nouvelle méthode de diagnostic pourrait être extrêmement utile pour le suivi des troubles articulaires inflammatoires.

Procédures

Les animaux recevront deux injections à 21 jours d’intervalle pour induire l'arthrite ainsi que deux injections par semaine pendant 3 semaines pour le traitement. Une contention régulière afin d’observer les animaux et les signes cliniques de la maladie seront nécessaires quotidiennement (5-10 min par jour et par animal). Des examens d'imagerie auront lieu deux fois par semaine pendant 6 semaines (moins d'une heure par jour, sous anesthésie). Pour l’imagerie, la pose d’un cathéter dans la veine de la queue est nécessaire (intervention sous anesthésie, 15min environ).

Impact sur les animaux

L’induction de l’arthrite se traduit généralement par le gonflement des articulations des pattes ainsi que par l’apparition de rougeurs. Ces gonflements, s’ils atteignent un stade élevé, peuvent induire des difficultés à se déplacer et à la préhension et donc des difficultés à se nourrir et à une réduction de la mobilité. Une perte de poids significative peut donc être attendue. L'injection de collagène à la base de la queue peut générer une irritation conduisant la souris à se gratter au point d'injection et à former des plaies. Aucun effet secondaire ou mortalité n’ont été mis en évidence sur les souris après administration répétées du médicament, l'EPZ-6438, par gavage ou par injection dans la littérature. Les examens d’imagerie se dérouleront sous anesthésie générale des animaux mais la pose du cathéter veineux dans la queue pour l'administration de l'agent de contraste peut provoquer un hématome.

Devenir

Les animaux sont mis à mort à l’issue de la procédure afin de procéder à des analyses des tissus.

Remplacement

Au sein de notre projet scientifique, nous étudierons l’impact d’un traitement contre la polyarthrite rhumatoïde, une maladie inflammatoire chronique qui touchent plusieurs articulations. La physiopathologie est complexe avec l’implication de nombreuses cellules immunitaires (lymphocytes, macrophages, etc) et articulaires (chondrocytes, synoviocytes), ne permettant pas de récapituler l’ensemble des processus in vitro. Ainsi, l’impact du traitement par un inhibiteur d'EZH2, l’EPZ-6438 sur l’évolution de la maladie (notamment gonflement des pattes et rougeurs) ne peut pas être évalué sur un modèle ex vivo ou in vitro. Des tests in vitro ont été réalisés sur l'agent de contraste utilisé en imagerie à particules magnétiques et ont permis de montrer que les propriétés magnétiques des microparticules conféraient un signal spécifique en imagerie à particules magnétiques (MPI). Toutefois, les expériences in vivo ne peuvent pas être totalement remplacées par des études in vitro et il est nécessaire d'estimer l'affinité de l'agent de contraste pour les molécules d'adhésion présentes au niveau des vaisseaux sanguins exprimées en conditions inflammatoires. D'après des études pilotes, on sait que l'agent de contraste cible efficacement l'inflammation dans d'autres pathologies et l'on souhaite savoir si ce ciblage sera détectable en imagerie MPI pour révéler l'inflammation articulaire dans la polyarthrite rhumatoide. Ainsi, les procédures expérimentales décrites dans ce projet ont un caractère de stricte nécessité et ne peuvent pas être remplacées par d'autres méthodes expérimentales n'impliquant pas l'utilisation d'animaux vivants et susceptibles d'apporter le même niveau d'information.

Réduction

Dans des études précédentes, il a été montré que 10 animaux par groupe étaient suffisants pour obtenir une différence significative du signal en imagerie par résonance magnétique. Cependant, les données cliniques de l’arthrite indiquent que le sexe a une influence significative sur le développement de la pathologie et notamment la mise en place de la réponse du système immunitaire, nous souhaitons donc étudier l'effet du sexe. Nous prévoyons donc des groupes composés de males et de femelles. Deux modèles d'arthrite seront étudiés : un modèle de poussée et un modèle précoce de la maladie. L'incidence de l'arthrite dans le modèle de poussée est compris entre 80 et 100% tandis que l'incidence de l'arthrite dans le modèle précoce est compris entre 30 et 60%. Ainsi, un total de 60 animaux pour le modèle de poussée est nécessaire, mais 120 animaux seront nécessaires pour le modèle précoce de la maladie. Un total de 180 animaux sont donc nécessaire pour cette étude.

Raffinement

Les animaux seront contrôlés quotidiennement pour évaluer et réduire au maximum tout risque de douleur. Des points limites ont été definis pour chaque procédure. Les gestes susceptibles d’entraîner une douleur ou un stress seront réalisés sous anesthésie et l'administration d'un analgésique est prévu pour limiter la douleur. Les conditions de vie seront améliorées au maximum (5 souris maximum par cage, ajout de matériel de nidication et igloo en carton).

Choix des espèces

Deux souches de souris seront utilisées dans ce projet. L'injection de collagène de type II chez la souris DBA/1J entraine le développement d’arthrites sévères par réaction auto-immune, ce qui représente un bon modèle des phases de poussée de la maladie. La deuxième souche de souris mime les phases précoces de la maladie chez l’homme, avec l’apparition d’une arthrite moins sévère. Les souris utilisées sont âgées de 7 semaines, elles sont alors adultes et ont fini leur croissance.

Rasées et greffées sous la peau du flanc avec des cellules de mélanome, 392 souris reçoivent au quatrième puis au dixième jour des anticorps qui lèvent le frein immunitaire, avant de subir au douzième jour l'ablation chirurgicale de la greffe et de la peau au-dessus. Une dépigmentation apparaît vers le trente-cinquième jour, et le suivi se poursuit par une anesthésie gazeuse hebdomadaire pendant seize semaines pour peser, mesurer et photographier, avec quatre prises de sang. 400 souris au total sont utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, et toutes sont tuées entre un et neuf mois pour les prélèvements. Le porteur décrit un arbre décisionnel dont les points limites comprennent la prostration, la taille maximale de la greffe, la nécrose et le saignement.

Objectifs

Les cytokines sont des petites protéines ayant un rôle essentiel dans la régulation du système immunitaire, lors des infections ou lors de maladies auto-immunes. L'équipe est reconnue pour avoir étudié le rôle d'une cytokine produite par les cellules de l'épiderme dans différentes maladies inflammatoires de la peau. Le vitiligo est une maladie auto-immune, caractérisée par l’apparition de taches blanches sur la peau. La prévalence de cette maladie est estimée à 1 % de la population mondiale et il n'existe actuellement aucun traitement pour la guérir. En effet, le vitiligo est une maladie complexe faisant intervenir de nombreux facteurs combinés : prédisposition génétique, stress, frottements. Avec une diminution de cette cytokine dans la peau chez le patient humain, il nous parait important d’étudier la fonction des voies de signalisation de cette cytokine dans la pathogenèse du vitiligo. En utilisant des modèles, nous pourrons développer de nouvelles thérapies. Le projet utilisera les souris initialement développées dans notre laboratoire où sont inactivées les gènes de la cytokine et d’un acteur de sa voie de signalisation dans un modèle d’induction du vitiligo décrit récemment dans les publications. Ce modèle est médié par une réaction auto-immune qui induit une dépigmentation de la peau. On greffe sous la peau des cellules d'une lignée cellulaire de mélanocytes générée à partir d’un mélanome de souris, qui vont induire une réponse immune par la production de lymphocytes T tueurs. Ceux-ci étant réprimés par des lymphocytes T régulateurs (Treg) qui seront bloqués par deux injections d’anticorps neutralisants, ces cellules T tueuses pourront provoquer une réaction auto-immune dirigée contre les cellules de la peau pigmentaires entrainant la décoloration : le vitiligo. Au bout de 12 jours, on retire les cellules greffées et la peau au-dessus de cette greffe. Au bout de 1 mois, on arrive à voir les modifications des populations de lymphocytes T. Au bout de 35 jours, on peut voir la dépigmentation se mettre en place. Entre un mois et 9 mois, nous euthanasierons les souris et effectuerons les prélèvements pour analyser le développement de cette maladie et son impact sur le système immunitaire.

Bénéfices attendus

Ce projet nous permettra de mieux comprendre les phénomènes biologiques mis en place lors du développement du vitiligo, d’expliciter le rôle de la cytokine étudiée et de sa voie de signalisation et de proposer de nouvelles thérapies à cette maladie auto-immune très invalidante.

Procédures

392 souris seront anesthésiées, puis rasées et injectées en sous-cutanée sur un des flancs, avec des cellules de mélanome (durée : 5min). Au jour 4 et 10 post-greffe, ces souris vont être pesées puis injectées sans anesthésie en intrapéritonéale par des anticorps neutralisants (durée : 1min). 3 fois par semaine (lundi, mercredi et vendredi), les souris vont être anesthésiées par voie gazeuse légère pour pouvoir les peser, mesurer et photographier le développement de la greffe (durée 5x3min). Au jour 12, elles vont subir une opération sous anesthésie générale pour réséquer la greffe (durée = 10min). Puis, 1 fois par semaine, les souris vont être anesthésiées par voie gazeuse légère pour pouvoir les peser, mesurer et photographier le développement du vitiligo autour de la cicatrice et sur la queue (durée : 16 semaines x 3min). Entre 1 et 4 mois, en plus du suivi visuel, nous prélèverons 3 fois 100µl de sang pour analyser les cellules circulantes du système immunitaire ( 3x1min). Puis, à la fin de l'expérience (de 4 à 9 mois), nous pourrons encore prélever une 4ème fois 100µl de sang pour nos analyses.

Impact sur les animaux

La piqure d’injection des cellules en intradermique dans le flanc gauche sous anesthésie légère gazeuse peut entrainer une rougeur. 392 animaux développeront une masse cellulaire localisée sur le flanc, uniquement au niveau du point d’injection des cellules. La résection par chirurgie, d’une durée de 5 à 8 minutes, entraine au réveil un état de stress lié à un léger manque de mobilité de la patte arrière à cause de la pose de 2 points de suture et des 4 à 5 agrafes le long des berges de la plaie. Durant les premières minutes après le réveil, une douleur est ressentie par les animaux qui présentent des signes (dos vouté, raideur de la patte postérieure gauche, marche avec les pattes postérieures écartées). Après 10min, les souris retrouvent leur mobilité et un comportement normal (grooming, activité exploratoire, interaction sociale). Les sites d’injections d'analgésique en sous-cutanée sous anesthésie gazeuse légère peuvent présenter une rougeur. Les prises de sang effectuées à la joue nécessitent une contention stressante pour l’animal pendant 30s. La pression sur la joue pour arrêter le saignement ajoute du stress.

Devenir

A la fin de la procédure, tous les animaux seront euthanasiés pour effectuer les prélèvements qui seront analysés.

Remplacement

Les cibles (cytokines, récepteurs et cellules) étudiées dans ce projet ont été identifiées grâce à des travaux menés in vitro et in silico par notre équipe et par d'autres laboratoires. L'étude de la réponse immunitaires met en jeu plusieurs organes et réseaux complexes impliquant plusieurs types cellulaires. Cette complexité rend nécessaire l'utilisation d'expériences in vivo pour comprendre le type d’interaction et les différentes voies de signalisation impliquées dans ces réponses immunitaires ainsi que le processus de pathogenèse du vitiligo.

Réduction

Ce protocole sera appliqué à un maximum de 400 souris. Elles seront utilisées afin de caractériser le rôle de la cytokine étudiée ainsi que des acteurs de sa voie de signalisation dans la pathogenèse du vitiligo. Nous réaliserons une expérience pilote avec un nombre limité d’animaux sauvages pour mettre en place et valider le protocole expérimental publié récemment et déterminer le meilleur moment pour faire nos analyses. Les groupes comporteront 40 souris pour avoir un effectif minimal de 24 (60% à 80% des souris traitées développent un vitiligo d’après la publication) pour obtenir, au meilleur moment choisi lors de l’étude pilote, des résultats statistiquement interprétables pour les paramètres étudiés (fréquences des Treg et des autres populations de lymphocytes T). Nous allons tout d'abord étudier 2 lignées de souris dans laquelle le gène d'intérêt est absent dans tout l'organisme, puis, si des résultats intéressants sont produits, d'étudier ensuite les lignées de souris dans laquelle les gènes étudiés sont absents dans un type cellulaire donné (les cellules dendritiques).

Raffinement

Les souris seront maintenues en groupe pour préserver les interactions sociales. La prise de photos et le suivi nécessitent une anesthésie gazeuse légère de courte durée. Les souris seront remises dans leur cage avec une courte exposition à la lampe chauffante. En plus de la surveillance journalière, le suivi de la croissance de la greffe (pesée, photos, mesure de la taille) sera réalisé 3 fois par semaine (lundi, mercredi, vendredi). La chirurgie se fera sous anesthésie totale et sous antalgique, par des personnes ayant suivies la formation correspondante. La chirurgie, les médicaments utilisés et leurs doses seront validés par notre vétérinaire. Les observations faites lors des suivis permettront de situer l'état des animaux dans l'arbre décisionnel et d'appliquer ces points limites. L’arbre décisionnel mis en place pour ce projet tient compte de l’apparence physique ("Grimace Scaling"), du comportement (observation de la continuité des activités comportementales normales des animaux), de l’absence de signes d’infection aux lieux de piqures ou de traitements, du développement de la greffe qui ne doivent pas être invalidantes pour nos animaux. Ces critères sont assortis de points limites ou points d’arrêt, définis pour éviter des douleurs entrainant un changement dans les comportements des animaux et des blessures qui impactent nos résultats : prostration, taille maximale de la greffe, signe d’infection au point d’injection, nécrose, saignement.

Choix des espèces

La réponse immunitaire dans le contexte du vitiligo met en jeu différents organes comme la peau, les ganglions lymphatiques, le thymus, rendant nécessaire l'utilisation d'expériences in vivo pour comprendre cette réponse. Le modèle animal choisi pour étudier le mélanome est la souris car son système immunitaire est proche de celui de l'Homme avec une immunité innée et une immunité adaptative. De plus, la peau des souris présente des similitudes avec la peau humaine, rendant ce modèle pertinent pour l'étude du vitiligo. D'après la publication de référence, nous utiliserons des souris adultes âgées de 7 à 9 semaines car l'induction du vitiligo est maximal à cette période et les injections ne sont pas génées par le stade anagène du développement du système pileux.

Huit à dix heures d'anesthésie gazeuse pour une seule séance d'imagerie, après la pose chirurgicale d'une fenêtre d'observation sur le muscle : 432 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal reçoit quatre injections sous la peau, cinq gavages sur cinq jours, une injection intrapéritonéale et une injection de toxine dans le muscle pour le blesser. Le projet filme la réparation du muscle chez des souris normales et chez des souris porteuses de la mutation qui sert de modèle à la myopathie de Duchenne. Le porteur écrit que le réveil après cette longue anesthésie serait en théorie possible, qu'il n'a pas d'expérience sur ce point, et que toutes les souris seront donc tuées à la fin de la procédure.

Objectifs

L’ensemble du projet vise à apporter de nouvelles connaissances fondamentales visant à la compréhension des mécanismes cellulaires de la régénération musculaire normale et pathologique, afin à terme de développer de meilleurs traitements pour les patients atteints de dystrophies. Les muscles squelettiques représentent 40% de la masse corporelle et assurent des fonctions essentielles (locomotion, respiration, métabolisme, etc.). Ils ont une capacité remarquable à se régénérer après blessure, notamment via l’intervention de cellules souches spécialisées. Cependant, ces capacités de maintien et de régénération sont amoindries en cas de pathologies telles que les dystrophies musculaires, affectant grandement la qualité de vie des patients voire leur espérance de vie. Il est donc essentiel de comprendre les mécanismes qui contrôlent la prolifération, différentiation et auto-renouvèlement des cellules souches musculaires en conditions normales, ainsi que leur dérégulation en conditions pathologiques. La régénération musculaire est un processus dynamique complexe faisant intervenir de nombreux types cellulaires différents (cellule souches, cellules immunitaires, cellules interstitielles, fibres musculaires, etc.). Cependant, nos connaissances actuelles proviennent de modèles in vitro ou d’analyses statiques in vivo, qui ne reflètent que partiellement la dynamique in vivo. Notre projet vise donc à caractériser la dynamique des cellules souches musculaires et leurs interactions avec leur microenvironnement par imagerie dynamique in vivo directement chez l’animal vivant, en conditions normales et dystrophiques (modèle de myopathie de Duchenne). Pour cette étude, il est essentiel de recourir à des modèles murins génétiquement modifiés qui nous permettent de marquer et suivre spécifiquement les cellules souches et autres cellules musculaires pour comprendre leurs dynamiques et leurs interactions. Nos analyses seront réalisées in vivo car aucun système in vitro ne permet à ce jour de reproduire fidèlement les conditions dynamiques et complexes d’un tissu en cours de régénération.

Bénéfices attendus

Les capacités de maintien et de régénération des muscles squelettiques sont amoindries en cas de pathologies telles que les dystrophies musculaires, affectant grandement la qualité de vie des patients voire leur espérance de vie. Il est donc essentiel de comprendre les mécanismes qui contrôlent la prolifération, différentiation et auto-renouvèlement des cellules souches musculaires en conditions normales, ainsi que leur dérégulation en conditions pathologiques. En visant à caractériser la dynamique des cellules souches musculaires et leurs interactions avec leur microenvironnement par imagerie directement in vivo en conditions normales et dystrophiques (modèle de myopathie de Duchenne), notre projet apportera des informations nouvelles sur les mécanismes cellulaires de la régénération musculaire et de ce fait, des informations essentielles pour les thérapies à développer en cas de myopathies.

Procédures

Le projet comporte une seule procédure, qui regroupe en tout quatre injections sous-cutanées (quelques secondes), un acte chirurgical (sous anesthésie, une heure), cinq injections intragastriques (gavage, quelques secondes, une fois par jour sur 5 jours), une injection intrapéritonéale (quelques secondes), une injection intramusculaire (quelques secondes, sous anesthésie gazeuse 30 minutes), et une session d’imagerie sur animal anesthésié (anesthésie gazeuse, 8 - 10 heures) avant mise à mort.

Impact sur les animaux

Nous veillerons dans nos expériences à impacter le moins possible le bien-être des souris. À la suite de la chirurgie permettant l’installation de la fenêtre d’observation, des douleurs post-opératoires et une perte de poids peuvent apparaitre dans la semaine suivante. La blessure musculaire par injection de toxine peut induire une boiterie pendant une heure. L’imagerie en elle-même est indolore mais nécessite une anesthésie générale pour permettre la contention de l’animal.

Devenir

La procédure s’achève par une session d’imagerie longue (8 – 10 heures) sous anesthésie gazeuse profonde. Bien que le réveil des animaux soit en théorie possible, nous n’avons pas d’expérience sur ce point et ne pouvons pas anticiper leur état après réveil. Nous ne pouvons ainsi pas garantir le bien-être des animaux qui seraient ainsi réveillés. Tous les animaux seront donc mis à mort à la fin de la procédure.

Remplacement

Les cellules souches musculaires peuvent être cultivées in vitro, seules ou avec d’autres cellules musculaires. Cependant, il n’existe actuellement pas de système in vitro suffisamment élaboré pour rendre compte de la dynamique cellulaire existant in vivo lors de la régénération musculaire. Par ailleurs, les cellules souches musculaires perdent rapidement leurs capacités souches in vitro, soulignant l’importance du microenvironnement tissulaire. Ce projet vise à déterminer cette dynamique et complexité cellulaire in vivo en contextes normal et pathologique. Le recours à l’animal est donc ici essentiel et ne peut être remplacé.

Réduction

Les effectifs des groupes expérimentaux ont été ajustés : - en tenant compte de notre expérience, - en fonction de la nature de l'expérience et des paramètres mesurés, - de la variabilité de ces paramètres, - de façon à produire des résultats interprétables, permettant d'atteindre une signification statistique (tests : comparaison de deux moyennes sur données appariées). Par ailleurs, des schémas de reproduction des souris transgéniques sont réalisés afin d’obtenir efficacement les cohortes de souris appropriées.

Raffinement

Les animaux sont manipulés le moins possible et un suivi régulier des animaux inclus dans le projet selon leur état général de santé est prévu. Pour l’installation de la fenêtre d’imagerie, les animaux seront opérés dans une pièce dédiée, calme, bien éclairée, avec peu de passage. Un cocktail analgésique et antibiotique sera injecté en pré-opératoire et post-opératoire. De la nourriture gélifiée est ajoutée dans la cage pour faciliter l’accès de l’animal à la nourriture après la chirurgie. Les cages sont chauffées en post-opératoire (2 heures après réveil) pour limiter l’hypothermie éventuelle des animaux. Les animaux sont placés sur une litière douce (cellulose) pendant une semaine après la chirurgie pour limiter l’irritation de la zone opérée. L’effet local de l’injection intramusculaire de toxines peut être une paralysie transitoire du muscle injecté. Au réveil de l’anesthésie, l’animal présente une boiterie transitoire (

Choix des espèces

L’utilisation de la souris repose sur plusieurs critères : • Les souris sont des petits Mammifères. Ils partagent donc de nombreuses similarités avec l’homme. • Elles constituent un modèle très maîtrisé par l’ensemble des équipes de recherche. • Leur temps de génération est court et les effectifs des portées élevés, ce qui permet d’avoir rapidement accès à un grand nombre d’animaux. • De nombreuses lignées existent (souris génétiquement modifiées) pour étudier les acteurs de la régénération musculaire. • Modèles de pathologies humaines : l’accès à des souris « modèles de pathologies humaines » que nous étudions est un avantage considérable pour développer des thérapies (ex : souris mutante « mdx » comme modèle de la myopathie de Duchenne). Nous utiliserons des adultes de plus de 8 semaines. La myopathie de Duchenne se manifeste par une dégénération/régénération chronique du muscle, bien établie et donc facilement observable chez des souris modèle « mdx » (modèles de la pathologie) adultes de plus de 8 semaines.

5 lapins vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, pour prélever dans leur sang des anticorps destinés à la recherche. Chacun reçoit huit injections d'antigène réparties sur cinq mois et subit dix-sept prélèvements sanguins à l'oreille entre le deuxième et le cinquième mois, sur animal vigile. Le porteur qualifie ces anticorps d'outils "indispensables" pour étudier la maturation des ovocytes de xénope, et indique vouloir tester leur production par culture cellulaire. Deux lapins sont proposés à l'adoption après évaluation de leur état, les autres sont tués si la procédure a altéré leur état général.

Objectifs

Notre laboratoire étudie les mécanismes moléculaires régulant les deux divisions cellulaires qui définissent la maturation des ovocytes de xénope. Nous nous intéressons en particulier aux protéines qui contrôlent le bon déroulement de la méiose et à leurs modifications. Pour une étude en profondeur de ces mécanismes, des outils comme des anticorps spécifiques de ces régulateurs sont indispensables. Notre modèle d’étude est tel que nous ne disposons pas dans le commerce d’une large gamme d’anticorps spécifiques de protéines en général et de nos protéines d’intérêt en particulier. Ce projet se déroulera sur 5 ans et nous permettra d’obtenir des anticorps dirigés contre les régulateurs protéiques de la méiose. L’objectif in fine sera de répondre aux questions qui restent en suspens sur le déroulement de la méiose avec des outils biologiques adaptés.

Bénéfices attendus

La compréhension des mécanismes gouvernant la maturation des ovocytes est un enjeu majeur de la recherche fondamentale. De plus, le modèle de xénope palie l’absence de connaissances quasi totales en recherche sur nos thématiques à partir d’ovocyte humain. Les résultats obtenus grâce à ces outils-anticorps devraient permettre à court terme d’avoir une vision plus précise du fonctionnement de ces acteurs protéiques, des voies de signalisation qu’ils contrôlent et des régulations qui en résultent. A plus long terme, ils pourraient contribuer au développement de connaissances des mécanismes qui régissent la maturation des ovocytes humains.

Procédures

Le projet comporte deux interventions permettant l’obtention d’anticorps présents dans le sang de l’animal. Ces interventions se dérouleront sur animaux vigiles qui pourront recevoir un analgésique. Il y a l’administration de l’antigène qui compte 8 injections réparties sur 5 mois. La seconde intervention consiste en des prélèvements sanguins qui seront au nombre de 17 répartis du 2ème au 5ème mois de procédure. La phase d'administration de l'antigène dure environ 10 minutes (immobilisation de l'individu, injection de l'antigène et soin). La phase de prélèvement s'effectue aussi en 10 minutes (immobilisation de l'individu, prélèvement sanguin et soin).

Impact sur les animaux

Les nuisances pour injection d'antigènes peuvent être la peur et le stress. Il peut aussi exister une douleur au point d'injection qui peut persister si une infection survenait. En ce qui concerne le prélèvement sanguin à l'oreille, il peut y avoir une légère douleur au point de prélèvement et un stress si l'animal a eu mal lors des prélèvement précédents.

Devenir

Les lapins hébergés dans l'animalerie et ayant suivi un protocole expérimental seront soit mis à mort si leur état général s'avère altéré par la procédure expérimentale soit proposé à l'adoption. Dans ce dernier cas, l'analyse des paramètres comportementaux et biologiques seront effectués pour connaitre l'état de santé de l'individu avant l'adoption.

Remplacement

Les anticorps polyclonaux obtenus après injection d’un antigène sont des outils indispensables pour effectuer notre recherche et pour répondre aux questions que nous nous posons et pour lesquelles nous avons obtenu un financement. En travaillant sur le modèle des ovocytes de xénope, il n’existe que très peu d’anticorps disponibles dans le commerce qui détectent les protéines endogènes présentes dans ces ovocytes. Toutefois, nous souhaitons trouver un moyen de remplacer l'animal pour obtenir ces anticoprs. Pour cela, la préparation d'anticorps via la culture cellulaire est une alternative intéressante que nous souhaitons tester et mettre en place.

Réduction

Ce projet a été conçu pour utiliser un nombre minimum d’animaux tout en garantissant l’obtention d’anticorps suffisants pour la réalisant des projets de recherche développés par l’équipe. Ainsi, les besoins des utilisateurs en anticorps seront soigneusement étudiés pour limiter le nombre d’animaux en expérimentation. Notre protocole propose d’utiliser un seul lapin par antigène contrairement à la plupart des fournisseurs privés qui, pour augmenter la possibilité de succès engagent 2 lapins par antigène. Nous pensons, par expérience, que le taux de succès provient de la qualité et/ou des propriétés antigéniques de la protéine que l’on injecte, ce qui justifie le rapport un lapin par antigène. Aucune approche statistique ne sera réalisée car inutile ici pour ce projet qui utilise un anticorps dirigé contre une protéine spécifique. .

Raffinement

Toutes les mesures de raffinement appropriées seront prises pour favoriser le bien-être des animaux dans le cadre de ce projet. Les lapins sont élevés (maintenus) dans une animalerie agréée où ils bénéficieront d’un environnement social et physique enrichi en étant regroupés par deux dans une animalerie hébergeant plusieurs individus visibles les uns des autres. Cet agencement favorise une surveillance individuelle de chaque animal tout en préservant leur tranquillité. Une phase de training (2/3 semaines) à la contention/manipulation sera effectuée avant le démarrage des procédures. Lors de la phase d’injection des antigènes, l’animal est pris dans les bras et tranquillisé. Il est ensuite disposé dans une cage à contention pour lui éviter tout risque de blessure. L’injection est réalisée en sous cutané (SC). Une surveillance quotidienne sera effectuée afin de vérifier l’évolution de la réaction au niveau du point d’injection. Il en sera de même pour suivre l’état général de l’animal qui sera comparé avec son comportement avant son entrée en expérimentation. Lors de cette phase expérimentale, la manipulation des animaux est minimale et tout sera fait pour leur permettre une phase post injection sans stress. Lors de la phase de prélèvement sanguin à l’oreille, l’animal sera à nouveau disposé dans une cage à contention. Les prélèvements seront réalisés par alternance sur l’une des deux oreilles afin d’éviter une répétition trop rapprochée entre deux prélèvements. Nous disposerons 2 individus par cage. Une attention particulière sera effectuée afin de vérifier la compatibilité et la bonne entente entre eux. Si ce n'était pas le cas, nous ferons constater la situation par notre vétérinaire référent afin de valider un isolement. Une augmentation des enrichissements dans la cage dans ce cas mise en place (Balles, blocs à ronger..)

Choix des espèces

Le lapin est connu pour être un modèle de choix pour l’obtention d’anticorps polyclonaux dans des quantités optimales pour les projets de recherche. En d’autres termes, l’obtention de sérum, plusieurs dizaines de millilitres, est à comparer avec quelques millilitres pour la souris et le rat. Pour pouvoir réaliser l’injection d’antigènes et le prélèvement de sang, les lapins seront âgés de 3 mois et plus pour un poids de 2,5-3Kgs.

64 souris privées de système immunitaire reçoivent chacune une greffe de cellules de glioblastome humain directement dans le cerveau, au cours d'une chirurgie de trente minutes. S'ajoutent trois injections de chimiothérapie sur trois jours consécutifs, trois séances d'irradiation de 4 Gy, des IRM de suivi et, pour 48 d'entre elles, jusqu'à vingt-cinq injections de la molécule testée sur cinq semaines, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur attend une perte de poids, de motricité et de sensibilité chez les souris dont la tumeur se développe, ainsi qu'une dégradation de l'état général après l'irradiation du cerveau, avec sécrétions au museau et pelades sur la tête. Ces mêmes signes constituent les points limites du protocole, leur apparition déclenchant la mise à mort de l'animal, et le porteur annonce avoir adapté le suivi pour éviter d'y arriver.

Objectifs

L'étude a les objectifs suivants : • Déterminer l'efficacité in vivo de la molécule vasodilatatrice en présence de radiochimiothérapie en tant que composé candidat dans deux modèles de xénogreffes murines de glioblastome humain, déterminée par la survie des animaux et la charge tumorale. • Déterminer l'effet de la molécule vasodilatatrice sur l'hypoxie tumorale telle que déterminée par immunomarquage, afin de déterminer si elle peut augmenter la sensibilité tumorale aux rayonnements ionisants.

Bénéfices attendus

Le bénéfice attendu est une amélioration des stratégies thérapeutiques actuelles sur le glioblastome (RT+CT)

Procédures

Les animaux sont soumis à plusieurs types d’interventions : - Chirurgie (implantation cérébrale de cellules tumorales sous anesthésie générale) : 30 minutes maximum par animal, réalisée une seule fois sur chaque animal, 64 animaux sont concernés. - Injection intrapéritonéale de la chimiothérapie(animal vigile) : 3 fois sur 3 jours consécutifs ; 5 minutes maximum par animal, 64 animaux sont concernés. - Injection intrapéritonéale de la molécule (animal vigile) : 5 fois consécutifs par semaine pendant 5 semaines post radiothérapie au maximum ; 5 minutes maximum par animal, 48 animaux sont concernés. - Irradiation (sous anesthésie générale) : 3 séances de 4 Gy sur 3 jours consécutifs : 10 minutes maximum par animal, 64 animaux sont concernés. - Injection sous-cutanée de buprénorphine (animal vigile) : 1 fois avant la mise à mort pour tous les animaux ; 2 minutes maximum par animal, tous les animaux sont concernés. - Imagerie IRM pour suivi de croissance tumorale

Impact sur les animaux

Suivant l’expérience du laboratoire concernant les procédures expérimentales, nous nous attendons à avoir une perte de poids, de motricité et de sensibilité chez les animaux qui auront un développement de tumeur. Toutefois, ces critères représentent les points limites de l’étude et ainsi, si l’un ou plusieurs de ces éléments apparaissaient, alors les animaux seraient mis à mort. Nous nous attendons également à une fatigue et une dégradation de l’état général (porphyrine autour des yeux et de la bouche, sécrétions au niveau du museau, pelades sur la tête) induit par l'irradiation cérébrale jusqu’à une semaine après l’irradiation. Nous avons adapté en conséquence le suivi des animaux, le raffinement des conditions expérimentales et le scoring afin d’anticiper et d’éviter l’exclusion des animaux par atteinte de points limites.

Devenir

A la fin de chaque procédure, les animaux sont mis à mort dans le but de récupérer différents organes pour analyses post-mortem.

Remplacement

Les tumeurs sont connues pour être multi-compartimentales, c'est-à-dire qu’au-delà du simple compartiment de la cellule tumorale existent la vascularisation, l’hypoxie et l’inflammation qui influent fortement sur la croissance tumorale. L’utilisation de modèles in vivo permet d’intégrer ces différentes composantes, indispensables à la compréhension des mécanismes de développement tumoral et de réponses aux différents traitements. Dans ce projet, nous nous intéressons aux phénomènes de vasodilatation, impossibles à appréhender in vitro.

Réduction

L’utilisation des méthodes d’imagerie non invasive se conforme à la réglementation en vigueur dans le respect de la réduction du nombre d’animaux car elles permettent de suivre à différents temps l’évolution de la tumeur chez le même animal sans nécessité d’euthanasier plusieurs animaux à chacun des temps. Chaque animal est, dans ce cas, son propre contrôle et permet de réduire le nombre total d’animaux nécessaires pour l’étude. . Afin de pouvoir réaliser des analyses statistiques, nous estimons qu’au minimum, 12 animaux par groupe au départ sont nécessaires afin de réaliser des tests statistiques puissants , et ainsi comparer les effets des différents traitements et ce, en fonction du temps. Ces 12 animaux sont calculés sur la base d’un test de puissance connaissant la variabilité intrinsèque des modèles tumoraux (environ 25%) basés sur nos travaux antérieurs et en espérant une valeur statistique de 5% pour une puissance de 80%. De plus, 4 animaux par groupe sont nécessaires pour évaluer le niveau d’hypoxie cérébral juste après la RT par une étude immuno-histochimique.

Raffinement

A leur arrivée, les animaux seront placés en groupe sociaux (4 souris par cage) dans des cages standards répondant aux normes européennes. Ils bénéficieront d’un temps d’adaptation avant toute expérimentation et bénéficieront également d’enrichissement (roue d’activité, stimulation sensorielle par différents objets). Les animaux seront surveillés de leur arrivée à la fin du protocole par un personnel compétent afin de déterminer leur état (poids, apparence physique) et la mise en place, si nécessaire, de mesures afin d’améliorer le bien-être animal. Cette évaluation sera réalisée quotidiennement pendant les phases critiques (implantation, irradiation) et 3 fois par semaine par la suite. Enfin, les différents protocoles ont été pensés de manière à limiter au maximum la souffrance animale par l’administration d’agents analgésiques et anesthésiques appropriés et par le choix de points limites cohérents. Il est à noter que les animaux étant immunodéprimés, ils sont placés dans des cages ventilées individuellement par des portoirs spécifiques (portoirs Innovive), ces deniers étant eux-mêmes dans une zone spécifique et dédiée à la manipulation des animaux immunodéprimés pour la recherche en cancérologie.

Choix des espèces

La souris immunodéprimée est une espèce de choix pour évaluer l’évolution du volume tumoral dans le temps dès lors que les cellules tumorales utilisées sont d’origine humaine. Notre expertise des différents modèles de tumeurs cérébrales, nous a permis d’établir que suivant le type cellulaire, nous obtenons des tumeurs plus ou moins hypoxiques et plus ou moins vascularisés. Ces deux composantes, influençant la croissance tumorale et l’efficacité des traitements actuels, il est nécessaire de travailler avec ces différents modèles in vivo, afin de se rapprocher de la situation clinique. 3.4.11. Indiquez à quels stades de développement les animaux seront utilisés et le justifier : L’ensemble des animaux utilisés dans cette étude seront de jeunes adultes, âgés de 8 à 12 semaines en début de protocole. Cela permettra le développement de tumeurs plus reproductibles. De plus, à ce stade, le cerveau est mature et il est possible de suivre l’évolution des animaux sur des temps longs. Cet âge leur confère également une résistance aux protocoles expérimentaux utilisés.

20 brebis vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue, l'anosmie leur étant provoquée au cours du projet. Dix d'entre elles subissent une chirurgie de deux heures pour la pose d'une électrode dans les bulbes olfactifs, un test de stimulation de trente minutes sur animal vigile et une IRM fonctionnelle d'une heure sous anesthésie. Les dix autres passent vingt séances d'entraînement à associer une odeur à une récompense, puis trois interventions chirurgicales, et portent une muselière rotative sur laquelle est fixée la partie externe de l'implant. Le porteur décrit des essais menés en laboratoire, un capteur de gaz exposé à un flux d'air odorant et une stimulation électrique enregistrée dans un verre d'eau, puis conclut que le recours aux animaux est "irremplaçable" pour évaluer la tolérance et l'efficacité du dispositif.

Objectifs

L’anosmie est une perte totale et irréversible de l’odorat. Les données épidémiologiques estiment que 10 à 15% de la population mondiale souffre d’une altération de l’odorat, et que 5% de la population mondiale est totalement anosmique. C’est un symptôme fréquent de la Covid-19, mais qui survient aussi après d’autres infections virales, ou après un traumatisme, ou qui peut être lié à des maladies neurodégénératives (Parkinson, Alzheimer) ou à des tumeurs cérébrales. La plupart des anosmies sont liées à un déficit de détection des odeurs dans la cavité nasale au niveau de l’épithélium olfactif, qui a tendance à dégénérer pendant le vieillissement et dont la fonction peut être altérée dans le cas d’infections. A terme l’anosmie altère le plaisir de manger, entraîne une perte d’appétit et de poids et réduit également la capacité à détecter des dangers. Elle affecte l’humeur, la santé, le travail et le bien-être. Elle est fréquemment associée à une détérioration de la qualité de vie perturbant la relation des patients à eux-mêmes et aux autres, menant très souvent à la dépression. Et il n'existe à ce jour aucun traitement pour corriger l’anosmie. Dans la plupart des cas d’anosmie, la première structure cérébrale recevant les informations olfactives, localisée au niveau des bulbes olfactifs (BO), reste fonctionnelle. La solution thérapeutique que nous proposons, consiste en un implant olfactif combinant un nez électronique (capteur olfactif externe) et un réseau d’électrodes, placé au niveau des bulbes olfactifs pour une stimulation électrique directe mimant l’information olfactive qui arrive au niveau du système nerveux central lorsque le système olfactif est fonctionnel. L’implant olfactif est une solution prometteuse pour les patients anosmiques. Notre objectif est de développer un implant qui serait à l’olfaction ce que l’implant cochléaire est à l’audition. Une étude pré-clinique sur l’animal est un prérequis indispensable avant d’envisager une implantation olfactive chez des patients. Ce projet consiste donc à fournir une preuve de la faisabilité chez le mouton, choisi pour ses similitudes d’organisation et de taille du système olfactif par rapport à l’humain. Pour la première fois, des tests de stimulations et de comportements olfactifs générés via un implant seront réalisés sur un animal éveillé. Ce projet se déroulera dans 4 établissements utilisateurs qui y collaborent.

Bénéfices attendus

Ce projet a pour ambition de développer un implant olfactif qui aidera les patients anosmiques à retrouver des sensations olfactives, et d’apporter la preuve que cette stratégie produirait effectivement des sensations reconnues comme des odeurs. Ce projet constitue une étape clé dans l'amélioration de la qualité de vie et de la sécurité de nombreux patients anosmiques qui ne récupèrent pas leurs sensations olfactives. L’impact médical attendu est la réduction des complications associés à l'anosmie (malnutrition, dépression, accidents domestiques). En outre, les modèles animaux d'anosmie montrent qu'en l'absence d'apport olfactif, les signaux nerveux liés à la respiration (et aux émotions) disparaissent. Nous souhaitons développer un nez électronique capable de rétablir à la fois la détection des odeurs la perception des saveurs et l’apport respiratoire dans le bulbe olfactif imitant la détection naturelle du flux respiratoire par les neurones olfactifs. Cette restauration aurait un impact thérapeutique sur les états dépressifs, apportant un réel bénéfice aux patients anosmiques. Le projet permettra d’évaluer une approche chirurgicale originale pour la stimulation électrique du cerveau qui pourrait en outre promouvoir la régénération des neurones olfactifs. Cela pourrait aider les patients souffrant d'un dysfonctionnement olfactif, comme lors de maladies neurodégénératives (Alzheimer, accidents vasculaires cérébraux). L’impact scientifique attendu est une meilleure compréhension de l’interprétation des odeurs par le cerveau.

Procédures

10 animaux seront soumis à : • 1 intervention chirurgicale, sous anesthésie générale et analgésie pour la pose de l’électrode de stimulation, d’une durée totale estimée à 2 heures (EU2). • 1 test de stimulation du bulbe olfactif, sur animal vigile, d’une durée de 30 minutes (EU1). • 1 IRM fonctionnelle par stimulation du bulbe olfactif, sous anesthésie générale, d’une durée de 1 heure (EU3). • 1 euthanasie (EU4) .10 animaux seront soumis à : • 20 sessions d’entraînement à l’association d’odeur à une récompense de quelques minutes en tout, reparties pendant 4 à 8 semaines (EU1). • 1 intervention chirurgicale, sous anesthésie générale et analgésie, d’une durée totale estimée à 2 heures (EU2). • 2 interventions chirurgicales, sous anesthésie générale et analgésie, d’une durée de 1H chacune (EU2). • 1 euthanasie (EU1)

Impact sur les animaux

Après les différentes interventions chirurgicales, les animaux sont susceptibles de ressentir des douleurs post-opératoires, d’avoir un léger saignement de nez, une fuite de liquide céphalo-rachidien ou une infection. Ces risques sont considérés comme très limités étant donné les précautions chirurgicales appliquées pour toutes les interventions. Les différentes injections (analgésie, anesthésie, antalgie, antibiotiques...) réalisées au cours du projet, peuvent provoquer un léger stress lié à la manipulation de l’animal et une légère douleur liée à la piqure. Un inconfort dû aux pansements peut être également ressenti pour certains animaux au début de la phase de récupération (2 ou 3 jours), ainsi que lors du changement de ces pansements (10 minutes au maximum). Lors du test de stimulation du bulbe olfactif, les animaux seront placés individuellement dans une case de dimensions réduites, à proximité des autres brebis, ce qui peut générer un léger stress. Les entrainements au test olfactif et la manipulation des animaux peuvent entrainer du stress ou de la frustration en cas d’échec au test pour certaines brebis au début de l’entrainement. La mise en place d’une muselière rotative permettant donc de s’alimenter normalement et sur laquelle sera fixée la partie externe de l’implant olfactif des brebis, va probablement demander un temps d’adaptation aux animaux, donc un léger stress de quelques jours.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés pour des prélèvements de tissus post-mortem : les deux bulbes olfactifs de chaque brebis, ainsi que des biopsies d’épithélium olfactif, seront réalisées sur tous les animaux afin d’évaluer, par analyses histologiques et biochimiques, la réaction inflammatoire et la perte neuronale au sein de ces tissus.

Remplacement

Le développement et le test de l’implant olfactif seront réalisés avant tout démarrage de l’expérimentation animale. Ainsi, plusieurs tests se feront en laboratoire par les ingénieurs, sans recourir à l’animal. Le nez électronique sera ainsi exposé à une simulation de flux inspiratoire amenant l’odeur test sur le capteur de gaz. La stimulation électrique découlant de la détection de l’odeur sera quant à elle effectuée dans un milieu conducteur (verre d’eau) afin d’enregistrer la réponse électrique à la stimulation olfactive. Le but ultime de ce projet étant de développer un implant olfactif, le recours aux animaux est irremplaçable afin d’évaluer la tolérance et l'efficacité du dispositif.

Réduction

Les techniques chirurgicales ont été raffinées en amont sur le modèle animal de ce projet lors de dissections post-mortem de 5 brebis destinées à la réforme, ce qui permet de réduire le nombre d’animaux nécessaires à la mise au point de la technique. Le nombre de brebis choisis (20) a été défini sur la base des résultats obtenus sur des protocoles similaires sur brebis, qui ont montré qu’un tel effectif était nécessaire et suffisant pour mettre en évidence des différences statistiquement significatives lors des tests de comportement. Trois stratégies permettent de réduire le nombre d’animaux utilisés dans ce projet : i) La combinaison successive des différentes approches (chirurgie, électrophysiologie, imagerie par IRM fonctionnelle, comportement) sur les mêmes animaux ; ii) l’utilisation des animaux comme leur propre contrôle, avant et après induction de l’anosmie, avant et après entraînement comportemental olfactif ; iii) la comparaison entre les deux bulbes olfactifs d’un même animal (côté implanté, versus côté non-implanté).

Raffinement

Les brebis seront hébergées en groupe pour conserver les relations sociales, s’acclimater à leurs différents environnements, avec surveillance accrue du personnel, conditions d’élevage optimisées (boisson, nourriture ad libitum, litière), enrichissements de milieu (brosses, ballons, mobiles suspendus, pierres à sel) et manipulations régulières pour les habituer aux interactions humaines et aux tests comportementaux. Les brebis soumises à des tests de stimulation électrique du bulbe olfactif ou sélectionnées pour les tests comportementaux olfactifs ne seront jamais placées en situation d’isolement. En fonction des besoins (situation post-opératoire, soins, tests, …) les animaux seront placés temporairement dans des loges d’hébergement individuelles, simplement séparés des autres par une barrière à clairevoies qui limite la taille de la loge, mais les laissent au contact visuel, olfactif, et auditif de leurs congénères. Les animaux sont habitués à ce genre de cloisonnement nécessité par certains soins (parage, prélèvements, échographies, …). Les chirurgies seront réalisées sous anesthésie générale avec une gestion adaptée de la douleur et du risque infectieux ; suivi de la température ; tapis chauffant, réveil en cage individuelle, sous lampes infrarouge pour limiter l’hypothermie ; enrichissement de milieu, contact visuel et olfactif avec leurs congénères. La surveillance post-opératoire implique un traitement analgésique systématique et antibiotique si nécessaire. Nous utiliserons une grille d’évaluation de la douleur basée sur les mimiques faciales. S’il y avait des complications sévères, sans alternative thérapeutique, les brebis concernées seraient euthanasiées. D’une manière générale, si une brebis montre des signes d’inconfort (prostration, manque d’appétit, arrêt des relations sociales animal/animal, soigneur/animal), un vétérinaire sera consulté et son avis sera suivi (traitements, sortie du protocole pour une situation extrême). Tous les transports/transferts des animaux entre les différents sites se feront en bétaillère agrée, paillée et toujours en groupe pour limiter le léger stress lié au transport. Des points limites seront appliqués, au-delà desquels les animaux seront temporairement ou définitivement sortis de la procédure.

Choix des espèces

Les ovins ont été choisis car c’est une espèce dont l’organisation de la cavité nasale et les dimensions du bulbe olfactif sont quasi-similaires à celles de l’humain. Des brebis de 12 à 18 mois, c’est-à-dire ayant achevé leur puberté, et avant l’apparition d’une épaisseur d’os crânien trop importante, de manière à permettre des chirurgies plus aisées et rapides, pour une meilleure récupération des animaux.

Capturées, anesthésiées, ouvertes pour recevoir un capteur et un émetteur en moins de cinq minutes, 50 truites de mer adultes subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont gardées en observation dans un vivier placé dans la rivière, puis relâchées quand elles ont retrouvé une nage normale. Le projet suit leurs trajets en mer pour estimer leur exposition aux parcs éoliens en mer et aux captures accidentelles. Le porteur indique que l'extraction de l'enregistreur ne permet pas la survie de l'animal, les truites recapturées à leur retour de mer seront donc tuées, et il table sur la récupération d'environ un quart des appareils.

Objectifs

Les poissons migrateurs sont pour la plupart en déclin en raison notamment de l’impact des activités anthropiques qui interviennent sur l’ensemble des habitats du continuum terre/mer. Dans les eaux côtières, les captures accidentelles et la présence des parcs éoliens offshores sont autant de pressions qui sont susceptibles de fragiliser un peu plus ces espèces en causant des mortalités et/ou modifications de leurs parcours migratoires. La connaissance de l’utilisation des eaux marines côtières par ces espèces est cruciale pour déterminer les zones et périodes où elles sont susceptibles d’être en interaction avec ces pressions, mais elle reste à ce jour très incomplète. Un programme de recherche précédent a toutefois permis des avancées notables dans la compréhension des trajets migratoires des salmonidés. Entre 2018 et 2020, 124 truites de mer post-reproductrices ont été équipées de marques archives DST (Data Storage Tag). Les données environnementales (température et pression) enregistrées ont permis de reconstruire, avec parfois des incertitudes importantes, les trajectoires individuelles des individus équipés. Les résultats montrent qu’une majorité d’individus pouvaient parcourir plusieurs centaines de kilomètres en mer tandis que d’autres restaient dans la bande côtière où plusieurs parcs éoliens offshores ont été installés depuis. Les hydrophones acoustiques déployés au sein des parcs éoliens offshores et plus largement ceux disponibles dans le cadre d'un réseau européen offrent l’opportunité de mettre en place un suivi par télémétrie acoustique combiné à une approche par DST pour notamment confirmer ou affiner les trajectoires de migration des truites de mer et d’évaluer le niveau d’exposition de l’espèce aux parcs éoliens offshores .

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus sont les suivants : Les phase marines des populations de poissons migrateurs amphihalins, populations globalement menacées par différentes pressions d’origine anthropique, restent très mal connues. Cette méconnaissance complique leur gestion. Ce projet vise à produire des connaissances sur les trajectoires de migration marine des truites de mer à large échelle. Par ailleurs, dans le contexte de développement des énergies marines renouvelables (parcs éoliens offshore), les données permettront une première évaluation du recouvrement des trajectoires des truites de mer et des parcs éoliens. Compte-tenu de sa dépendance au milieu côtier, la truite de mer pourrait être fortement exposée aux nombreuses pressions (bruit, modification des champs électro-magnétiques, etc.) exercées des parcs éoliens offshore. Les impacts de ces pressions récentes, qui s’additionnent aux autres, doivent être évaluées dans le cadre des politiques publiques.

Procédures

Procédure chirurgicale: Insertion par chirurgie du capteur et de l'émetteur (réalisée sous anesthésie). Durée

Impact sur les animaux

Insertion par chirurgie du capteur et de l'émetteur (réalisée sous anesthésie) : les nuisances potentielles (douleurs, saignements, infection) sont limitées par l'utilisation de mesures prophylactiques et des traitements adaptés et définis avec la collaboration d'un vétérinaire spécialisé. Cette intervention est considérée comme « modérée ». Les individus sélectionnés auront une gamme de poids (min-max) qui leur permettra de supporter l'insertion du matériel scientifique. Ce dernier ne dépassera pas 2% du poids de l'animal comme recommandé dans la littérature.

Devenir

Après la procédure chirurgicale, les individus sont relâchés dans leur milieu naturel pour être suivi. La récupération des biologgers lors de leur recapture quelques mois plus tard est indispensable pour acquérir les données enregistrées pendant le suivi. Cependant comme les individus développent un tissu conjonctif autour du matériel lors du processus de cicatrisation, leur extraction ne permet pas la survie de l’animal. C’est pourquoi, les truites de mer adultes recapturées lors de leur retour de mer seront mises à mort. Une partie des individus ne pourra pas être recapturée et finira sa vie dans le milieu naturel.

Remplacement

L'objectif de l'étude est de produire des connaissances sur l’écologie de la truite de mer (comportement dans le milieu naturel). Le modèle biologique ne peut être substitué par des alternatives non animales.

Réduction

L’effectif de truites de mer adultes à marquer (50) est établi en fonctoin du taux de retour des DST. D’après l’expérience acquise pendant au cours d'un progamme précédent, nous tablons sur la récupération d’environ 25% des DST. Une bonne partie sera issus d’individus recapturés au piège lors de leur retour, et des DST supplémentaires pourraient être découverts soit par des promeneurs sur la côte (suite à mort des individus en mer) ou bien via des pêcheurs. Les données de géolocalisation des poissons par les hydrophones permettront de retracer les trajectoires et l’histoire de l’ensemble des poissons marqués qui pourront être analysées seules ou en combinaison avec les données issues des DST. Les données attendues sont jugées suffisantes pour produire des connaissances nouvelles. La taille d’échantillon résultant d’un équilibre entre minimisation de l’impact sur la population de truite de mer et qualité et quantité de données acquises. L’échantillon recueilli au final sera de taille modeste, mais les données haute-fréquence acquises seront très informatives.

Raffinement

Les principales mesures de raffinement concernent la limitation des nuisances (angoisse et douleur) lors de la manipulation des animaux avant, pendant et après la chirurgie et la limitation des risques d'infection postopératoire. La combinaison d'utilisation de produits anesthésiques de concentration adaptée (1- concentration pour l'anesthésie pré-opératoire et 2- pour le maintien de l'anesthésie pendant l'opération) et d'antalgiques limitent directement l'angoisse et la douleur pendant et après l'opération et l'administration d'antibiotiques limite les risques d'infections liés à l'opération. Les mesures prophylactiques classiques (désinfection du matériel) limitent également les sources d'infection pouvant induire des nuisances post-opératoires. Les opérations de chirurgie seront effectuées par du personnel habilité et spécifiquement formé par un vétérinaire. Le protocole opératoire est co-construit avec un vétérinaire. Les conditions environnementales d'importance première pour les poissons (température et oxygénation de l'eau) seront contrôlées avant, pendant et après la capture et l'opération. Pendant l’opération, un tube alimenté en eau sera introduit dans la bouche des poissons pour maintenir un bon niveau d’oxygénation des branchies. Après l’opération, les individus seront gardés en observation dans un vivier placé dans la rivière afin de contrôler la façon dont ils récupèrent de l'anesthésie et seront relâchés lorsqu'ils auront retrouvé un comportement actif normal (équilibre dans la colonne d'eau, nage).

Choix des espèces

La truite de mer et plus précisément son comportement dans le milieu naturel, est l’objet même de l’étude, il ne s’agit pas d’un modèle biologique utilisé pour tester une hypothèse. Compte-tenu de sa dépendance au milieu côtier, la truite de mer pourrait être fortement exposée aux nombreuses pressions (bruit, modification des champs électro-magnétiques, etc.) exercées des parcs éoliens offshore. Les impacts de ces pressions récentes, qui s’accumulent aux autres, doivent être évaluées dans le cadre des politiques publiques. Les adultes post-reproduction sont ciblés. Ils sont pour la plupart d’entre eux d’une taille suffisante pour accueillir le matériel de télémétrie. Les adultes trop petits pour lesquels le matériel représenterait plus de 2% du poids seraient écartés, comme recommandé dans la littérature.

Enfermés seuls deux heures par jour pendant une semaine, le temps d'avaler un repas à base de viande, 180 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Sous anesthésie, deux prélèvements de sang sont faits dans la veine porte et dans l'artère abdominale, avec les contenus digestifs, avant la mise à mort. Le projet cherche à identifier les peptides libérés par la digestion des protéines à deux âges, et le porteur revendique par là une contribution au remplacement, les données devant servir à valider un modèle de digestion in vitro. Le rat est retenu pour son espérance de vie de vingt-quatre mois, deux groupes étant comparés à six et à dix-huit mois.

Objectifs

La digestibilité, mais surtout la vitesse de digestion, sont des déterminants importants dans l’optimisation de l’apport protéique chez les populations cibles telles que les seniors ou les malades chroniques. En plus de son rôle de fournir des acides aminés à l’organisme, la digestion des protéines alimentaires conduit également à la libération de peptides. Ces peptides sont l’objet de nombreuses études en raison de leur importance dans le déterminisme de l’effet santé des aliments. En effet, le peptidome, défini comme l’ensemble des peptides issus de la digestion des protéines, varie quantitativement et qualitativement tout au long du tractus digestif. Ce peptidome contient des peptides potentiellement bioactifs à propriétés antioxydantes, antihypertensives, ou encore anti-diabétiques. La question de l’altération des fonctions digestives au cours du vieillissement est clairement posée concernant la digestibilité des protéines alimentaires, mais son impact sur le peptidome biologiquement actif reste non exploré, ainsi que son rôle dans l’altération de certaines fonctions du tractus digestif ou organes périphériques. Une des raisons de ce peu d’information sur l’impact du vieillissement du tractus digestif sur la composition du peptidome est qu’il faut faire face à un verrou méthodologique qui est l’identification par spectrométrie de masse des peptides issus de la digestion, dans un milieu complexe, appelée peptidomique ou digestomique. Par ailleurs, des questions se posent également concernant les modèles pertinents pour étudier la digestion des protéines alimentaires et la libération des peptides, i.e. in vivo sur digestats à différents niveaux du tractus digestif ou in vitro sur digesteur artificiel.

Bénéfices attendus

A court terme, les prélèvements de contenus digestifs d’aliments marqués permettront de travailler sur la mise au point d’une méthode d’identification des peptides issus de la digestion, sans ambigüité avec les peptides endogènes. Ce point est un verrou méthodologique très important limitant grandement les études sur la digestion des aliments protéinés. A moyen terme, ce projet permettra d’obtenir des données physiologiques objectives sur le vieillissement de la fonction digestive ; il s’agit là d’un véritable verrou de connaissance pour lequel il y a très peu d’éléments de bibliographie. Lever ce verrou permettra d’approfondir les recherches sur les difficultés d’adaptation au cours du vieillissement des organismes à leur environnement ; des défauts d’adaptation pouvant potentiellement conduire à des dysfonctionnements métaboliques et fonctionnels des organes. Le long du tractus digestif, une altération et/ou diminution de l’efficacité de la digestion des aliments affecte la dégradation des aliments en nutriments, leur biodisponibilité et leur devenir métabolique. En conséquence, une moindre biodisponibilité en nutriments est un des éléments potentiellement explicatifs du développement de la malnutrition des séniors et augmenterait le risque de développement de pathologies associées au vieillissement. Il est en effet aujourd’hui admis que le besoin en acides aminés d’origine alimentaire est augmenté lors du vieillissement, et que l’apport en protéines alimentaires doit être supérieur à celui d’individus adultes plus jeunes. Les raisons sont multiples, et notamment d’origine métabolique, mais une altération de la digestion des protéines et de sa vitesse a été évoquée pour expliquer cela. In fine, la combinaison des résultats obtenus avec ceux obtenus in vitro en utilisant le protocole standardisé de digestion in vitro permettra à plus long terme de valider cette approche pour l’étude de la digestion chez l’âgé, et permettrait à l’avenir de s’affranchir de modèles in vivo sur animaux. Par ce biais, ce projet participe à apporter des éléments à un des piliers des 3R, le Remplacement.

Procédures

Les animaux seront hébergés en cages individuelles, 2h par jour pendant une semaine, le temps de manger un repas à base de viande. En fin d'expérimentation, après un repas ils subiront sous anesthésie et analgésie 2 prélèvements de sang (en veine porte et en artère abdominale) et de contenus digestifs. Après les prélèvements qui dureront moins de 10 minutes, les animaux seront euthanasiés.

Impact sur les animaux

Les procédures nécessitent de contrôler la consommation alimentaire des animaux et requiert donc une mise en cage individuelle des animaux pour le temps du repas. Celle-ci sera faite 10-12 jours avant le protocole expérimental afin d’acclimater les animaux.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés en fin de procédure afin de procéder à des prélèvements de tissus et organes pour des analyses.

Remplacement

Le seul modèle de digestion in vitro repose seulement sur des recommandations sur des paramètres physiologiques (pH, concentration en enzymes, durée de vidange des compartiments digestifs) moyennés selon les informations issues de la bibliographie. Comme le mentionnent les auteurs eux-mêmes, des études sont nécessaires pour valider ce modèle in vitro chez le sénior et s’assurer que les adaptations du protocole de digestion in vitro sont bien représentatives de la physiologie digestive au cours du vieillissement. Il y a donc un réel besoin de données objectives quant à la physiologie digestive au cours du vieillissement afin de pouvoir valider le modèle in vitro et ainsi proposer une alternative fiable aux modèles animaux. Néanmoins, si nos résultats de tests de comparaison entre les données in vivo et in vitro sont concluants, nous pourrons utiliser, lors d’étude ultérieures, les modèles in vitro pour étudier la génération de peptides lors de la digestion chez les adultes jeunes et âgés, au moins lors des étapes de screening lors d’étude ultérieures.

Réduction

La mise en œuvre de la première procédure pour étudier la faisabilité de plusieurs conditions a été conçue pour réduire au maximum les effectifs de la seconde procédure, et notamment limiter les conditions Témoin (i.e repas sans protéines), si les résultats de marquage des protéines permettent de distinguer les peptides alimentaires des peptides endogènes, et donc permettent de s’affranchir du groupe ‘Témoin’.

Raffinement

A leur arrivée à l’animalerie, les animaux seront hébergés à 2 par cage pour une période de deux semaines correspondant à la période d’habituation et d’acclimatation à l’animalerie. Les animaux seront hébergés dans des conditions standard d’animalerie conventionnelle, dans des cages de taille conforme à la réglementation (1800 cm3) et transparentes afin que les animaux puissent se voir et positionnées proches les unes des autres afin que les animaux puissent s’entendre et se sentir. Les animaux bénéficieront d'enrichissement de leur environnement : ils auront dans leurs cages des objets en inox : balles et tunnels en alternance pour continuer à susciter de l'intérêt Les animaux seront pesés 2 fois par semaine et observés quotidiennement, y compris le week-end et les jours fériés, par des animaliers expérimentés.

Choix des espèces

L’étude porte sur les modifications de la fonction digestive au cours du vieillissement. Pour cela, deux populations de rats seront comparées, âgées de 6 et de 18 mois.Les animaux seront des rats Wistar âgés de 6 mois (jeunes) et 18 mois (âgés). Le rat est un animal de référence dans les études sur le vieillissement de par son espérance de vie de 24 mois.