Procédures modérées

Infectées par instillation directe dans la trachée sous anesthésie, 216 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Elles passent ensuite neuf à dix-sept fois en tube de contention pour une mesure de composition corporelle, et quatre à neuf tests de tolérance au glucose, chacun précédé de cinq heures sans nourriture et suivi de sept prélèvements de sang à la queue. L'objectif est de mesurer ce qu'une infection bronchique chronique de trente à quatre-vingt-dix jours fait aux os, aux muscles et au métabolisme du glucose. Le porteur écrit que la perte de poids n'excède jamais 5 % et que les souris reprennent une activité normale en deux jours, tout en indiquant que l'infection peut se compliquer du décès de l'animal dans moins de 5 % des cas.

Objectifs

Notre projet a pour but d’étudier les effets de l’infection bronchique chronique au niveau extra-pulmonaire. Les infections pulmonaires chroniques sont une complication fréquente des maladies bronchiques chroniques et ont un lourd impact pronostic. Elles sont responsables d’un déclin plus rapide et plus marqué de la fonction respiratoire et d’une augmentation du nombre d’exacerbations respiratoires (aggravation aigue de la maladie chronique). De plus, les maladies respiratoires chroniques s'accompagnent souvent de comorbidités ou de manifestations extra-respiratoires telles que l'ostéoporose, la perte de muscles, la dénutrition, le diabète, et les maladies cardiovasculaires. Le rôle de l’infection pulmonaire chronique dans la survenue de ces manifestations extra-respiratoires n’est à ce jour pas connu et n’a jamais fait l’objet d’études spécifiques dans le cadre de modèles animaux. Le modèle murin d’infection bronchopulmonaire chronique développé dans notre laboratoire est particulièrement adapté à la réalisation d'études longitudinales. L’objectif de ce projet est donc d’étudier les effets de l'infection bronchique chronique sur la composition corporelle et musculaire, l'architecture osseuse, l'inflammation sanguine, et le métabolisme du glucose.

Bénéfices attendus

Notre projet vise à faire progresser les connaissances scientifiques afin de générer des bénéfices substantiels en santé humaine. Les infections pulmonaires chroniques, complications fréquentes des maladies bronchiques chroniques, ont un lourd impact sur la santé des patients et sont souvent associées à des comorbidités graves comme l'ostéoporose, la sarcopénie, la dénutrition, le diabète et les maladies cardiovasculaires. Cependant, le lien entre ces manifestations extra-respiratoires et les infections pulmonaires chroniques demeure largement inexploité scientifiquement, notamment dans les modèles animaux. Les bénéfices attendus de cette recherche sont multiples. Premièrement, elle permettra d'élucider les mécanismes reliant les infections bronchiques chroniques aux anomalies musculo-squelettiques et métaboliques, ainsi qu'à l'inflammation systémique. Ces connaissances pourraient conduire à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques pour traiter ou prévenir ces complications chez les patients atteints de maladies bronchiques chroniques. Une meilleure compréhension de l'interaction entre l'infection chronique et le métabolisme du glucose pourrait offrir des pistes pour des interventions visant à réduire le risque de diabète chez ces patients. Deuxièmement, cette étude pourrait modifier les pratiques cliniques en améliorant le suivi et la prise en charge des patients. L'identification de biomarqueurs spécifiques d'inflammation systémique et d'infection chronique permettrait une meilleure surveillance de la progression de la maladie et d'ajuster les traitements en conséquence, ralentissant ainsi la progression des comorbidités et améliorant la qualité de vie des patients. Enfin, ce projet a le potentiel d'enrichir la littérature scientifique en fournissant des données précises et inédites sur les effets systémiques des infections pulmonaires chroniques. En résumé, ce projet permettra d'approfondir notre compréhension des infections pulmonaires chroniques et de leurs effets systémiques, tout en fournissant des bases solides pour le développement de stratégies thérapeutiques innovantes, avec des bénéfices à long terme pour les patients et le système de santé.

Procédures

Les animaux seront soumis à plusieurs types d'interventions. Tout d'abord, ils seront anesthésiés (anesthésie gazeuse) puis infectés par vvoie intra-trachéale directe. Cette intervention sera réalisée une fois pour chaque animal et devrait durer quelques minutes (anesthésie + infection). Des mesures de la composition corporelle des souris seront réalisées de manière répétée tout au long de l'étude (9, 13 ou 17 mesures selon le temps d’infection qui sera de 30, 60 ou 90 jours). Cette procédure implique la pesée des souris suivie d'une analyse par scanner à résonance magnétique nucléaire pour évaluer la masse grasse et la masse maigre de chaque animal. Le scan se fait en contention dans un tube adapté pour les rongeurs pendant 3 minutes (animal vigile). Enfin, seront effectués des tests métaboliques tels que l'IPGTT (test de tolérance au glucose intrapéritonéal). Pour évaluer les profils glycémique et insulinémique après une charge en glucose (IPGTT), les souris subiront une restriction alimentaire de 5 heures (de 9h à 14h), puis recevront du glucose en fonction de leur poids. Les mesures de glycémie seront prises à t=0’, 5’, 10’, 15’, 30’, 60’ et 120’ (prélèvement sanguin de 5 microlitres). Des prélèvements sanguins (environ 40 microlitres) seront effectués à t=0’, 15’, 30’ et 60’ pour doser l’insuline. La glycémie est mesurée en premier pour éviter tout impact de stress sur la valeur initiale. Durant tout le test, les animaux ont accès uniquement à l’eau, et la nourriture leur est remise à la fin du test. Les animaux sont laissés au repos pendant au moins une semaine entre chaque test. Ce test sera réalisé 4, 6 ou 9 fois sur chaque animal selon le temps d’infection (30, 60 ou 90 jours). Enfin, au terme de l'infection, les animaux seront mis à mort selon un protocole établi, impliquant une injection intrapéritonéale de d'anesthésiques et d'analgésiques.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables attendus sur les animaux dans le cadre de ce projet sont : 1° Stress et inconfort liés aux manipulations : Les animaux seront soumis à des mesures régulières de poids et de composition corporelle, ainsi qu'à des prélèvements sanguins, ce qui peut causer du stress et de l'inconfort. 2° L'infection bronchique peut causer un stress initial (manipulation, anesthésie) et des difficultés respiratoires temporaires (résolutives en moins de 30 minutes suivant l'instillation généralement). Dans de rares cas (

Devenir

Tous les animaux du projet seront mis à mort au terme des différents temps expérimentaux.

Remplacement

Dans le domaine de la recherche en santé respiratoire, les alternatives non animales les plus fréquemment utilisées sont les modèles in vitro (cultures cellulaires) et les organoïdes. Ces méthodes présentent cependant des limitations significatives lorsqu’il s’agit d’étudier des systèmes complexes comme par exemple les réponses physiopathologiques mises en jeu au niveau systémique en réponse à une infection pulmonaire chronique. En effet, les modèles in vitro et les organoïdes ne permettent pas de reproduire de manière fidèle les interactions entre différents systèmes corporels ni de simuler l'inflammation systémique et les réponses immunitaires globales de l'organisme. Par conséquent, l'utilisation d'animaux vivants, en l'occurrence des modèles murins d'infection bronchopulmonaire chronique, est essentielle pour atteindre les objectifs de ce projet. Les souris offrent un modèle biologique pertinent en raison de leurs similarités physiologiques et immunologiques avec les humains, ce qui permet une évaluation détaillée et intégrée des effets systémiques des infections chroniques. Cela inclut l'étude des interactions entre l'infection pulmonaire et les réponses musculo-squelettiques, métaboliques et inflammatoires à l'échelle de l'organisme entier. En utilisant des modèles murins, nous pourrons obtenir des données précises et transposables, cruciales pour comprendre les mécanismes physiopathologiques et développer des stratégies thérapeutiques efficaces pour les patients. Enfin, les règles de l’éthique médicale ne nous permettent pas de réaliser ces études sur l’homme.

Réduction

Grâce à nos expériences passées sur des modèles animaux similaires, nous avons déterminé qu'un groupe de 8 animaux est généralement suffisant pour obtenir des résultats statistiques robustes. Toutefois, en raison de la variabilité inhérente à la qualité des instillations et du risque de décès par insuffisance respiratoire aiguë lors de ces procédures, nous avons décidé d'augmenter la taille des groupes à 10 souris. Cette approche a été validée par des études antérieures. Les autres mesures prises pour appliquer le principe de réduction ont été les suivantes : 1. Optimisation des techniques d’instillation : Nous avons raffiné et standardisé nos techniques d’instillation endotrachéale pour maximiser la consistance et minimiser les pertes animales. Une formation rigoureuse et continue des opérateurs est mise en place pour garantir la qualité des procédures. 2. Optimisation et maximisation du nombre et des types de prélèvement afin de réduire au maximum le nombre d’animaux nécessaires aux différentes analyses du projet. 3. Analyse en temps réel : L’utilisation d’analyses statistiques en temps réel permettra d'arrêter l’expérience dès que les données suffisantes auront été recueillies, évitant l’utilisation de plus d'animaux que nécessaire. Analyses statistiques : • Études de survie : Les courbes de Kaplan-Meier seront utilisées pour analyser la survie des animaux, permettant une visualisation claire des différences potentielles entre les groupes. • Données quantitatives : Les données seront initialement analysées à l’aide du test de Kruskal-Wallis, qui est adapté aux échantillons non paramétriques et permet de détecter les différences globales entre les groupes. • Comparaisons multiples : Si le test de Kruskal-Wallis révèle une différence significative, des comparaisons multiples seront effectuées à l’aide du test de Dunns, pour identifier spécifiquement quelles paires de groupes diffèrent.

Raffinement

Toutes les procédures invasives seront effectuées par un expérimentateur entraîné. L’instillation des billes se fera sous anesthésie générale. Nous prévoyons une surveillance clinique quotidienne des animaux dans les 5 jours suivant l'instillation. Un score de douleur et de confort respiratoire sera établi en observant quotidiennement le comportement des animaux. Si nécessaire une analgésie sera mise en place ou si ce score est considéré comme trop important, l’animal sera mis à mort. Les souris seront hébergées à 5 par cages au maximum et du matériel d’enrichissement (nidification, jeux…) sera mis à disposition dans les cages. Elles bénéficieront d’une période d’adaptation minimale de 7 jours entre leur arrivée dans l’animalerie et le début des expérimentations. Tout animal présentant des signes de détresse respiratoire ou moribond sera mis à mort.

Choix des espèces

L'utilisation des souris dans ce projet présente plusieurs avantages significatifs. Leur petite taille facilite leur hébergement en animalerie, permettant de maintenir un grand nombre d'animaux dans un espace réduit tout en assurant leur bien-être. Les manipulations, y compris l'anesthésie, sont relativement simples à mettre en œuvre, ce qui minimise la souffrance et l'inconfort des animaux tout au long des procédures expérimentales. La physiopathologie de l'infection broncho-pulmonaire chronique chez la souris est remarquablement similaire à celle observée chez l'homme. Cette similitude permet une transposition pertinente des résultats aux conditions humaines, ce qui est crucial pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. De plus, notre modèle d’infection broncho-pulmonaire chronique chez la souris a été validé par la communauté scientifique, en particulier dans le cadre de la recherche sur la mucoviscidose (Martin et al., European Respiratory Journal, 2011). L'utilisation continue de ce modèle nous permettra de fournir des données novatrices sur les infections respiratoires chroniques et leurs effets systémiques. En résumé, les souris représentent un modèle idéal pour notre étude en raison de leur gestion pratique, de la simplicité des procédures expérimentales, et de leur pertinence biologique pour comprendre les mécanismes des infections broncho-pulmonaires chroniques et leurs comorbidités associées.

La suspension tumorale greffée aux lapins est prélevée sur deux ou trois d'entre eux, déjà porteurs de la tumeur VX2, pour quinze receveurs. 80 lapins vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacun subit cinq anesthésies générales, une mini-laparotomie pour la greffe intrapéritonéale, trois cœlioscopies pour aérosoliser de la chimiothérapie sous pression, une dernière pour la mise à mort et les prélèvements. Le porteur décrit un abdomen qui gonfle sous l'ascite et un transit perturbé, et borne pour cette raison la manipulation à onze semaines. Il écarte la souris, trop petite pour supporter la surpression de la cœlioscopie, et retient le lapin pour son anatomie abdominale proche de celle de l'humain.

Objectifs

Des modèles existants de lapins présentant des métastases après injection de tumeur VX2 (carcinome à cellules squameuses de lapin transplantables) vont être traités par chimiothérapie intrapéritonéale pressurisée par aérosol par voie coelioscopique (PIPAC) via des dispositifs médicaux ou des traitements. L’objectif principal est d’évaluer la réponse histologique après la 3ème PIPAC entre les groupes de lapins avec métastases péritonéales (MP) traitées. Les objectifs secondaires consistent en l’évaluation comparée des critères suivants sur ces mêmes groupes : la réponse radiologique, le peritoneal cancer index (PCI), le volume d’ascite, la réponse immunitaire (immunomarquage), la profondeur de pénétration de la chimiothérapie au sein des MP dans les tissus et analyse 3D de l'environnement tumoral par microscopies multiphotonique et électronique.

Bénéfices attendus

Aucun résultat ne peut être prédit en faveur de l’une ou l’autre buse de pulvérisation. Néanmoins, un dispositif médical a été retiré du marché en France récemment pour défaut et risque de toxicité pour le patient. Il est nécessaire de faire une étude objective réalisées par des scientifiques et médecins sans conflit d’intérêt pour répondre à cette question polémique qui est souvent abordée dans les congrès et groupes de recherche.Les buses actuelles ont eu toutes un marquage CE mais elles n’ont pas été comparées entre elles sur un modèle animal avec métastases péritonéales. De même, nous espérons que la réduction du temps de pause puisse permettre une efficacité identique. L’assistance avec electrothérapie devrait apporter une meilleure régression tumorale. Enfin, des molécules chimiothérapeutiques innovantes sont régulièrement mises sur le marché pour une efficacité anti-tumorale améliorée (nanoparticules, nouvelles molécules) de même que de nouveau protocole de traitement (adjonction de chimiothérapie systémique lors de la PIPAC) Nous souhaitons évaluer l’efficacité de chaque plan expérimental sur un modèle animal avec métastases péritonéales. Ainsi, la réponse histologique, radiologique, le score PCI seront analysés pour répondre à cet objectif. L’impact de cette étude sera réel si les résultats conduisent à une différence d’efficacité de l’un des protocoles. Au-delà de la valorisation scientifique, les applications en santé humaine seront facilement transposables en raison de l'absence d'études dans ce domaine.

Procédures

Tous les animaux sont soumis à 5 anesthésies générales d'une durée totale d’envrion 1h30. La 1ere : Greffe des cellules VX2 en intrapéritonéale : mini-laparotomie médiane, greffe d’une suspension tumorale de VX2 issue de lapins porteurs (2 ou 3 lapins porteurs pour 15 receveurs), sur différents sites péritonéaux (Péritoine viscéral et pariétal). Phase de traitement : tous les lots de lapins bénéficient des mêmes gestes chirurgicaux (incision, insertion de trocart, biopsie et aérosolisation) durant les 3 autres anesthésies par coelioscopie pour chaque PIPAC. La seule différence est le type de dispositif médical d’aérosolisation/le traitement/la procédure PIPAC (ePIPAC) utilisée, le type de molécules chimiothérapeutiques (Intrapéritonéale ou systémique) ou sérum physiologique, le temps de pause de la PIPAC… Une dernière et 5ème anesthésie générale aura lieu en fin d'expérimentation (pour euthanasie).

Impact sur les animaux

Une anorexie et une perte de poids peuvent apparaître, ainsi qu’une altération de l’apparence physique et du comportement en conséquence. Une augmentation du diamètre abdominal est à prévoir en raison de l'accumulation du liquide d'ascite dans la cavité péritonéale, en particulier les dernières semaines post greffe, d'où la décision de limiter la durée de la manipulation jusqu’à 11 semaines maximum. Le fonctionnement du transit intestinal peut aussi être perturbé (selles liquides).

Devenir

À l'issue de la procédure, les animaux sont euthanasiés pour effectuer les prélèvements nécessaires aux analyses histologiques, de biologie moléculaire ou de microscopie.

Remplacement

Des études in vitro ont déjà été effectuées sur ce sujet mais ont montré leurs limites. Les modèles in vitro ne permettent pas de modéliser la complexité de la réponse histologique d’un organisme entier face à l’administration de thérapeutiques, et encore moins en prenant en compte l'environnement tumoral (une métastase en 3 dimensions ne répondra pas aux traitements chimiothérapeutiques de la même façon qu'une culture en 2 dimensions) et la coopération avec le système immunitaire. Ils sont aussi insuffisants pour envisager des essais cliniques chez l’Homme. Les modèles de lapins de MP sont bien décrits (Mei et al 2010) et permettent de mimer le phénomène observé chez l’Homme.

Réduction

Le modèle de MP est maitrisé par l’équipe et les porteurs de ce projet, ce qui permet de limiter des étapes de mises au point. Pour chaque étude, de 3 à 5 lapins seront utilisés par condition (pour un dispositif et/ou par traitement testé). Ce nombre prend en compte la fréquence potentielle d’échec du modèle et de la procédure (qui reste faible). Nous estimons avoir besoin de 80 lapins afin de tester 20 conditions expérimentales différentes (suivies d'analyses de la variance). De plus, nous travaillons en étroite collaboration avec l'entreprise qui maîtrise et commercialise le modèle de lapin avec greffe de tumeurs VX2 et métastases dans différents sites (gastrique, intrapéritonéal, ovarien, ...). Des expériences in vitro ont déjà permis de définir les valeurs de la gamme de concentration des cellules selon leur cinétique de croissance. Les expériences in vivo sont organisées dans un ordre précis, avec des témoins choisis de sorte à limiter la répétition d’expériences.

Raffinement

Les animaux sont élevés dans des conditions d’hébergement (nourriture et eau ad libitum, surveillance quotidienne de l’état général des animaux) qui respectent leur bien-être. Une attention particulière sera apportée à l'hydratation des animaux pour surveiller d'éventuels troubles du transit. De plus, l’ensemble des procédures sera réalisé de manière à limiter le stress et la souffrance des animaux (anesthésie, tapis ou lampe chauffante pendant la chirurgie, analgésique post opératoire). Les animaux seront suivis quotidiennement et évalués selon une grille de score décrite dans le document annexe. Des points limites ont été définis et justifieront d’une intervention (troubles du comportement, signes d’occlusion intestinale (arrêt du transit), troubles respiratoires...)

Choix des espèces

Pour l’étude des métastases péritonéales, la souris est l’animal le plus couramment utilisé. Néanmoins, la coelioscopie et la surpression dues à la PIPAC ne sont pas compatibles avec la taille de la souris à ce jour. Le modèle de lapin est ainsi le plus approprié pour étudier les métastases péritonéales gastriques. Le lapin est un animal avec une durée de vie plus longue que la souris, ce qui permet de réaliser des plans expérimentaux répétés sur de plus longues périodes. Il a une anatomie abdominale et une physiopathologie péritonéale proche de celle de l’homme, ce qui en fait un modèle stratégique en cancérologie digestive. Il s’agit ici d’un projet intégrant plusieurs études exploratoires permettant de fournir des éléments de faisabilité, de comparaison et de sécurité de la procédure PIPAC. Nous utiliserons des jeunes lapins adultes pour de meilleures conditions de santé et éviter de cumuler avec d'autres pathologies liées au vieillissement.

Pour corriger l'hyperexcitabilité cérébrale associée à la maladie d'Alzheimer, 918 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Chacune subit un prélèvement d'oreille pour le génotypage, une chirurgie cérébrale de vingt minutes suivie d'une heure de pose d'électrodes, puis quatre jours d'électroencéphalogramme enregistré vingt-quatre heures sur vingt-quatre. Des tests sont répétés chaque mois pendant une semaine, dix minutes trois fois pour la mémoire et une heure en arène pour les mouvements, sans que le porteur nomme les épreuves employées. Il annonce de nombreux critères permettant de détecter une détresse et d'arrêter la procédure, sans en citer un seul.

Objectifs

La maladie d’Alzheimer demeure à ce jour incurable. Il y a une urgence à approfondir nos connaissances sur les mécanismes et à développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Parmi l’ensemble des symptômes retrouvés chez les patients, le plus connu est la perte de mémoire qui s’aggrave au cours du temps. Il y a une hyperexcitabilité du cerveau, fréquemment associé à de l'épilepsie qui aggravent la pathologie. Notre étude a pour objectif de développer une nouvelle stratégie thérapeutique afin de corriger cette hyperexcitabilité. Cette approche de thérapie génique pourrait être envisagée en clinique humaine. Nous induirons chez l'animal l'expression d'une protéine qui est altérée chez les patients,et nous analyserons l’activité cérébrale, et la mémoire. L’analyse des cerveaux permettra de mesurer l'efficacité sur les différents marqueurs de la pathologie.

Bénéfices attendus

Nous pourrons valider l’efficacité de la thérapie pour corriger l’hyperexcitabilité cérébrale dans le cadre de la maladie d’Alzheimer dans un but préventif ou curatif. Nous pourrons comparer aux techniques utilisées par d’autres laboratoires qui, ne sont pas envisageables en clinique humaine., Nous émettons l’hypothèse que notre thérapie génique pourra être effectuée sur les personnes à risque avant que les premiers symptômes ne se déclarent et que la pathologie ne soit trop avancée. Enfin, cette étude permettra de mieux connaître les mécanismes sous-jacents à l’hyperexcitabilité cérébrale présente dans la maladie d’Alzheimer

Procédures

les animaux pour le génotypage auront unprélèvement d'un bout d'oreille (3mm maximum). Les animaux auront 2 injections ( moins d'une minute) pour l'anesthésie et l' analgésie suivie d' une chirurgie cérébrale (durée 20 minutes) et en parallèle mise en place d'électrodes (1 heure). Les électroencéphalogrammes seront enregistrés 24h sur 24h pendant 4 jours sur les animaux se déplaçant librement. Les animaux seront testés en comportement tous les mois sur une durée maximum d'une semaine pour laisser un temps de repos entre 2 tests de comportement. Les tests durent environ 10 minutes et sont renouvelés 3 fois pour les tests de mémoire et pour l'étude des mouvements, la durée est d'une heure en libre circulation dans une arène. En fin de procédure les animaux seront euthanasiés sous analgésie avec une dose létale d'anesthésique.

Impact sur les animaux

Les nuisances lors d'un prélèvement de tissus pour le génotypage sont essentiellement un léger stress lors de la contention et une douleur légère pendant le prélèvement. Les tests de comportement peuvent engendrer un léger stress. Les chirurgies cérébrales peuvent engendrer des douleurs post-opératoires, une perte d’appétit menant à une perte de poids, ou encore à un stress de l’animal.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés à l'issue chaque procédure

Remplacement

Notre étude portant sur l’hyperexcitabilité cérébrale, et ayant des mesures de mémoire et d’activités épileptiques, il est indispensable de travailler sur des modèles in vivo de la maladie d’Alzheimer. En effet, des lignées cellulaires ou des échantillons de cerveaux de patients ne nous permettrait pas de valider la stratégie thérapeutique que nous souhaitons développer.

Réduction

Pour estimer le nombre d’animaux nécessaire, nous nous sommes basés sur les expériences réalisqées précédemment au laboratoire. Nous avons également eu recours à notre service de statistiques afin de réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés, tout en conservant une taille pertinente pour répondre à notre hypothèse biologique.

Raffinement

Nous avons planifié rigoureusement et optimisé les procédures expérimentales afin de minimiser les contraintes pour les animaux. Les expériences réalisées précédemments au laboratoire montrent que les procédures expérimentales réalisées sous anesthésie et analgésie impactent peu le bien-être animal. Les effets post opératoires sont traités par une analgésie dès le réveil de l'animal et le lendemain de l'opération. De nombreux critères ont été mis en place afin de détecter/évaluer toute forme de détresse des animaux qui entraineront l'arrêt de la procédure si nécessaire

Choix des espèces

Nous choisissons de travailler avec la souris en raison des nombreuses simililtudes au niveau des processus physiologiques avec l’Homme. Par ailleurs, de nombreux modèles génétiquement modifiésont été développés afin de récapituler certains des changements pathologiques et cognitifs associés à la maladie d'ALzheimer. Pour savoir si les animaux sont porteurs du gêne d'intérêt, une biopsie d'oreille sera faite entre 7 jours et 15 jours après la naissance Notre étude comprend l’utilisation de deux modèles à des âges pour lesquels ils présentent des symptomes plus ou moins avancés. Les animaux (mâles et femelles) utilisés sont âgés de 3 ou 5 mois au début du protocole. - 3 mois : correspond à l’âge où la pathologie commence à se déclarer au niveau cérébral de par la production de peptides amyloïdes. De plus, nos expériences réalisées précédemment au laboratoire démontrent une efficacité de notre thérapie à cet âge. Le début du protocole à cet âge permet donc de tester l’effet préventif de notre traitement. - 5 mois : c’est un âge où la pathologie au niveau cérébrale est bien implantée et où les animaux présentent des déficits cognitifs. Le début du protocole à cet âge permet donc de tester l’effet curatif de notre traitement.

Placées dans un appareil stéréotaxique après craniotomie pour recevoir un virus dans le cerveau, parfois équipées d'une fibre optique ou d'un émetteur télémétrique implanté dans l'abdomen, 4 404 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Certaines sont isolées pendant sept jours avant injection, pour les besoins des tests de comportement moteur. Le projet consiste à les exposer à "des situations menaçantes imitant le danger dans leur environnement naturel" pour observer si elles fuient ou se figent, et mesurer le rôle des récepteurs CB1 dans ce basculement. Le porteur écrit par ailleurs qu'"un stress mineur est attendu compte tenu des tests comportementaux utilisés".

Objectifs

Les comportements adaptatifs consistent en des actions et des réactions qui reflètent des réponses spontanées ou apprises qui maximisent les chances de survie. Les organismes peuvent adopter des stratégies défensives actives (par exemple, la fuite) ou passives (par exemple, le « congélation ») pour réagir en conséquence et l'équilibre entre ces réponses peut être défini comme l'équilibre actif-passif. Étant donné le rôle récemment découvert du système endocannabinoïde dans les comportements d'adaptation à la peur, cette proposition élucidera l'implication des récepteurs CB1 dans le contrôle de l'équilibre actif-passif des réponses adaptatives. Si l'activation des récepteurs CB1 entraîne généralement l'inhibition du circuit, il est possible qu'ils soient nécessaires lorsque des réponses actives ou passives sont exécutées. Notre nouvelle hypothèse est que les récepteurs CB1 striataux sont des modulateurs neuronaux clés dans l'exécution de différentes réponses comportementales adaptatives, représentant des commutateurs critiques entre des stratégies d'adaptation distinctes et sous-jacentes à plusieurs troubles psychiatriques. Pour ce faire, nous exposerons des souris dépourvues de récepteurs CB1 dans des régions cérébrales spécifiques à des situations menaçantes imitant le danger dans leur environnement naturel et nous utiliserons des outils moléculaires et comportementaux de pointe pour caractériser les mécanismes sous-jacents médiés par les récepteurs CB1.

Bénéfices attendus

Le récepteur CB1 est la cible endogène des molécules psycho-actives du cannabis. Au niveau endogène, ce récepteur est activé par des molécules lipidiques (endocannabinoïdes) qui jouent un rôle crucial dans les mécanismes de protection et régénération neuronale. De plus, l’administration de drogues dérivées du cannabis a été suggérée comme un outil thérapeutique pour plusieurs maladies du système nerveux central et des ganglions de la base. Ce projet nous aidera à mieux comprendre le mécanisme physiologique par lequel les cannabinoïdes régulent l'activité de ce circuit neuronal et vise donc au développement d’outils thérapeutiques pour les troubles associés à un comportement inadapté, y compris les maladies neurodégénératives et neuropsychiatriques.

Procédures

Les injections intra-péritonéales (i.p) se font dans quelques procédures. Cette technique se caractérise par l'injection de substances dans la cavité intrapéritonéale de la région abdominale de l'animal et dure environ 20 secondes (effectuée par une personne expérimentée). Pour la chirurgie et l’injection d’un virus (durée 45 minutes environ), les animaux seront placés dans une boîte contenant de l’anesthésique pour l'induction d'une anesthésie générale. Après tous les soins analgésiques systémiques et locaux, les animaux seront placés dans un appareil stéréotaxique (avec un débit d'anesthésie constant) et une craniotomie sera pratiquée afin d'injecter le virus dans le cerveau à l'aide d'une seringue fixée à une micropompe. Dans le cas de l’implantation d’une fibre optique en verre pour l'enregistrement de l'activité neuronale, une fibre optique sera implantée après craniotomie et injection de virus (durée 60 minutes environ). Certains animaux seront soumis à une autre chirurgie pour l'implantation d'un dispositif télémétrique dans l'abdomen afin d'évaluer les réponses physiologiques associées. Cette intervention ne devrait pas entraîner de complications post-opératoires majeures. Après la chirurgie, les animaux seront placés dans une armoire chauffante (30°C) pendant environ 30 min, puis remis dans leur cage d'hébergement avec de la nourriture humide placée à l'intérieur. Un suivi sera assuré tous les jours pendant 5 jours puis tous les deux jours pendant 1 semaine puis toutes les semaines. Les animaux recevront également un traitement analgésique par injection sous-cutanée une fois toutes les 24 heures pendant 3 jours après la chirurgie. Trois à quatre semaines aprés les chirurgies, les souris seront soumises à des tests comportamentaux afin d’évaluer leurs réponses défensives ainsi que leur locomotion (durée totale de 5-30 minutes).

Impact sur les animaux

Il n’y a pas de risque majeur lié à l’acte chirurgical et la douleur associée est traitée par une anesthésie appropriée et des analgésiques. Il n’y a pas de signe perceptible des douleurs après l'opération, durant la récuperation et lieés au procedures d’injection. Un stress mineur est attendu compte tenu des tests comportementaux utilisés. Néanmoins, il y a des points limites bien décrit dans les procédures. Le taux d’apparition des signes d’infection de la plaie suite à la chirurgie est très faible.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin des toutes les procédures pour prélèvement des cerveaux pour analyses.

Remplacement

A ce jour, l'étendue des connaissances concernant l'organisation des circuits neuronaux conservés chez les mammifères y compris l’homme et surtout leur plasticité ne permet pas la conception et la mise en place de simulations numériques fiables qui pourraient permettre d'étudier les changements qui se mettent en place. De plus, l’usage des invertébrés qui possèdent un système nerveux complètement différent serait inapproprié. Dans ce contexte il demeure nécessaire d'avoir recours à l'expérimentation animale.

Réduction

Les animaux utilisés dans chacun des groupes expérimentaux n'excèderont pas 14 animaux, c'est à dire le nombre minimal d'échantillons permettant l'application de tests statistiques classiques dans le domaine et aussi décrit dans la literature scientifique sur le sujet. Au regard du faible nombre d'individu par groupes expérimentaux, les analyses statistiques basées sur des tests non paramétriques seront privilégiées par rapport aux tests paramétriques. De cette facon, les nombres prévus permettent de garantir une bonne interprétation des résultats. Néanmoins, si l’expérience démontre que les échantillons peuvent être réduits, ils le seront en conséquence.

Raffinement

Un protocole de surveillance et un suivi quotidien et rigoureux seront mis en place par l’experimentateur et le personnel zootechnicien. En cas de blessure légère, un protocole de soins et désinfection sera mis en place (antiseptique topique et antiinflammatoire systémique) jusqu’à la guérison. En cas d’atteinte du point limite terminal, l’animal sera mis à mort. Pour les traitments pharmacologiques, les injections IP sont bien maitrisées dans le laboratoire et ils n’induisent pas de mal-être chez l’animal. En plus les produits utilisés (et leurs doses) sont bien tolérés chez les animaux. Les souris seront néanmoins bien observées à la suite des injections, par un personnel qualifié ainsi que par l’expérimentateur, et ce, afin que des mesures d’analgésie et de bien-être soient prises immédiatement si nécessaires. Pour certaines experiences de comportement moteur, les souris seront isolées pedant 7 jours avant injection. Toutes les mesures afin de reduire l'impact de ce type d'hébergement seront mise en place (congénères à proximité et enrichissement approprié). Les animaux seront hébergés dans des cages collectives avant et après manipulation, sauf pour certaines experience de comportement moteur nécessitant une semaine d'isolement. Les souris seront hébergées avec un milieu enrichi (matériel de nidification en coton et 2 tunnels par cage), dans des conditions optimales de température, humidité et lumière pour les souris. Les souris seront observées quotidiennement par un personnel qualifié ainsi que par des expérimentateurs, formés selon la règlementation en vigueur et ce, afin que des mesures d’analgésie et de bien-être soient prises immédiatement si nécessaires. La mise en place des points limites repose sur une évaluation de l'état général et du comportement des animaux comme expliqué dans la procédure. Toutes les procédures chirurgicales, pré- et post-opératoire, prévoient aussi l’utilisation d’analgésiques pour la prise en charge de la douleur. Elles seront effectuées par des experimentateurs formés à la chirurgie chez les rongeurs, selon la règlementation en vigueur.

Choix des espèces

A ce jour, l'étendue des connaissances concernant l'organisation des circuits neuronaux conservés chez les mammifères y compris l’homme et surtout leur plasticité ne permet pas la conception et la mise en place de simulations numériques fiables qui pourraient permettre d'étudier les changements qui se mettent en place. De plus, l’usage des invertébrés qui possèdent un système nerveux complètement différent serait inapproprié. Dans ce contexte il demeure nécessaire d'avoir recours à l'expérimentation animale. La souris représente le modèle idéal pour ces trois raisons : 1) Possibilité d’étudier des mutants pour une protéine donnée (ici le récepteur CB1), 2) Pour une reproductibilité et comparaison avec les résultats obtenus dans le laboratoire auparavant et la communauté scientifique plus large. 3) Les infrastructures sont équipées pour être destinées à l’étude des rongeurs. L'age des animaux sera de 8-16 semaines car les protocoles que nous avons établis seront développés à l'âge adulte des souris en évitant les problèmes de développement et la variabilité associée. Cela nous permettra également de comparer avec d'autres études sur le domaine.

1 280 souris transgéniques vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, une partie d'entre elles subissant sept séances d'ouverture de la barrière sang-cerveau par ultrasons et quatorze injections intraveineuses sous anesthésie. S'y ajoutent, pour d'autres, une chirurgie cérébrale de trente minutes, un prélèvement de queue vers le dixième jour de vie, et vingt et un essais de nage de quatre-vingt-dix secondes dans un bassin circulaire répartis sur six jours. Le porteur reconnaît que ces souris développent vers sept ou huit mois une paralysie partielle des membres postérieurs et un amaigrissement lié aux difficultés d'accès à la nourriture, et que l'épreuve de piscine peut provoquer une hypothermie. Les retombées annoncées pour les malades d'Alzheimer restent au conditionnel et à long terme, quand la paralysie, elle, est programmée par le génotype des animaux.

Objectifs

La maladie d’Alzheimer est une maladie neurodégénérative incurable qui, en raison du vieillissement croissant de la population, est devenue un problème majeur de santé publique. La maladie d’Alzheimer est caractérisée par l’accumulation anormale de différentes protéines dans le cerveau des patients, qui se propagent d’une région cérébrale à l’autre. Une de ces protéines est nommée Abéta et se dépose sous forme de plaques appelées plaques amyloïdes. L’autre protéine, la protéine tau, s’accumule également dans le cerveau des patients et s’agrège à l’intérieur des neurones. Un obstacle majeur au développement de thérapies efficaces dans la maladie d’Alzheimer repose sur l’existence d'une barrière « sang-cerveau » qui contrôle les entrées et sorties entre le cerveau et l’extérieur. Cette barrière a pour rôle de protéger le cerveau. Cependant, la barrière sang-cerveau rend aussi difficile la pénétration des molécules thérapeutiques dans le tissu cérébral. Ces dernières années, une technologie de molécules thérapeutiques de petites tailles, appelée « nano-anticorps » a été développé, avec un potentiel plus élevé pour traverser cette barrière, diffuser et atteindre ces cibles dans le tissu cérébral. Par ailleurs, un moyen d’ouvrir cette barrière a récemment été décrit par l’utilisation d’ultrasons appliqués sur la surface du crâne, permettant de distendre, de manière transitoire et sans effet secondaire, les parois de la barrière et ainsi autoriser la pénétration de molécules thérapeutiques. De plus, le développement des thérapies géniques a aussi ouvert de nouvelles opportunités pour surmonter les limitations dues à la présence de cette barrière sang-cerveau. En conséquence, ce projet vise à combiner ces technologies pour le traitement de la maladie d’Alzheimer. En particulier, l’utilisation de nano-anticorps visant les agrégats de protéines Abéta et tau, associés à une ouverture transitoire de la barrière sang-cerveau ou à l’emploi d’une thérapie génique, pouvant permettre de freiner la propagation de ces agrégats d’une aire cérébrale à une autre. Ce projet sera réalisé sur des souris génétiquement modifiées pour reproduire les accumulations de protéine Abéta et tau, caractéristiques de la maladie d’Alzheimer.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à évaluer une stratégie thérapeutique innovante combinant les technologies de nano-anticorps visant les agrégats des protéines Abéta et tau, et celles des thérapies géniques. L’efficacité de cette première stratégie sera comparée avec l'utilisation de nano-anticorps associés à une ouverture transitoire de la barrière sang-cerveau pour faciliter leur passage. Les multiples tentatives d’utilisations d’anticorps classiques dirigés contre les protéines Abéta et tau pour traiter la maladie d'Alzheimer ont montrées, jusqu'à présent, une efficacité clinique limitée. Cela est dû à la grande taille des anticorps et à l’existence de la barrière sang-cerveau qui réduit leur efficacité. Les nano-anticorps sont beaucoup plus petit que des anticorps classiques et ont un potentiel plus élevé de traverser cette barrière et atteindre des cibles thérapeutiques dans le tissu cérébral. Par ailleurs, plusieurs études récentes chez l’animal ont montré des effets bénéfiques de l’ouverture de la barrière via l’association des ultrasons et de microbulles, favorisant le passage d’anticorps anti-Abéta et montrant une diminution des dépôts dans le cerveau. De plus, plusieurs équipes de recherches ont récemment montrées que l’utilisation de thérapies géniques pouvait permettre de libérer à long terme des molécules thérapeutiques ciblant les agrégats de protéine tau directement dans le cerveau. L’utilisation de nano-anticorps en combinaison avec l’ouverture de la barrière sang-cerveau ou produits dans le cerveau par thérapie génique pourrait donc être une stratégie probante afin de délivrer des molécules thérapeutiques pour la maladie d’Alzheimer. Au long terme, ces recherches pourraient permettre le développement de stratégies thérapeutiques et diagnostiques innovantes et, parallèlement, une meilleure compréhension des mécanismes biologiques à l’origine de la maladie d’Alzheimer.

Procédures

Les animaux transgéniques sont des modèles de maladie d’Alzheimer avec des lésions cérébrales et des signes cliniques (paralysie, perte de poids) qui peuvent être précoces (entre 5 et 7 mois selon les souris). Pour cette raison, les animaux feront l’objet d’un suivi rapproché pendant toute la durée du projet (examen et pesée 1-2 fois par semaine). -Tous les animaux produits auront un prélèvement d'un fragment de queue à l'âge de 7 à 10 jours pour définir leur génotype (patrimoine génétique) (moins d’une minute par animal, une fois) -Pour une partie des animaux une chirurgie cérébrale sera réalisée sous anesthésie générale pour une durée de 30 minutes environ et associée à une prise en charge de la douleur (analgésiques). -Pour une partie des animaux des séances d'ultrasons seront effectuées pour ouvrir transitoirement et sans effets secondaires la barrière sang-cerveau et faciliter l’accès des thérapies au cerveau. 7 séances d’ouveture (10 minutes par séance) couplée à deux injections intraveineuses (14 injections au total, durée de chaque injection : 30 secondes), le tout sous anesthésie générale et associée à une prise en charge de la douleur (analgésiques). -Pour une partie des animaux, on procédera à des tests de mémoire non-invasifs sur une durée de 9 jours : 1) une observation du comportement spontané dans une enceinte carrée (3 essais de 10 minutes répartis sur 3 jours) et 2) une observation d’un comportement inné de nage dans un bassin circulaire (21 essais de 90 secondes max. distribués sur 6 jours de tests). Une partie des animaux recevra une injection intraveineuse vigile (1 minute par animal, une fois) A la fin des expériences les animaux seront euthanasiés par une méthode règlementaire.

Impact sur les animaux

Les souris transgéniques utilisées dans cette étude présentent des signes cliniques et développent vers l’âge de 7-8 mois (parfois plus tôt) des lésions cérébrales entraînant une paralysie partielle des membres postérieurs. Ce tableau clinique s’accompagne d’un amaigrissement lié aux difficultés d’accès à la nourriture et à la boisson. Les animaux ressentiront une légère et brève douleur au moment du prélèvement du fragment de queue pour définir leur génotype. Les chirurgies sous anesthésie générale sont associées aux risques anesthésiques habituels. Ceux-ci comprennent le risque d’hypothermie lors de l’anesthésie, le risque de déshydratation et le risque d’anomalies cardiaques et respiratoires liées au produit anesthésique. La chirurgie d’inoculation intra-cérébrale pourrait de plus provoquer une douleur pendant et après la chirurgie. L’inoculation intra-cérébrale de matériel accélérant la propagation des lésions neuropathologiques pourrait également favoriser l’apparition d’effets indésirables à un âge où ils ne sont normalement pas observés (entre 4 et 6 mois). Enfin, l’étape d’évaluation de la mémoire repose sur un comportement spontané et inné de l’animal, impliquant un stress modéré lors de la manipulation (sortie de la cage) et du placement dans un nouvel environnement et un stress plus important lors de l’épreuve de nage en piscine, pouvant également induire une hypothermie.

Devenir

A l’issue de toute les procédures, l’ensemble des animaux seront euthanasiés d’une part pour le prélèvement de leurs cerveaux à visée d’analyse et d’autre part parce qu’ils ne pourront pas être replacés ou réutilisés du fait de leur modification génétique.

Remplacement

L’étude préclinique, fondamentale ou appliquée de la maladie d’Alzheimer, nécessite le recours aux modèles animaux, seuls à même de reproduire le contexte physiologique de cette pathologie neurodégénérative complexe. Il n’est donc pas possible de substituer aux souris transgéniques une alternative non-animale. En effet les études « vitro », dans des cellules, ne permettent pas d’évaluer l’effet de thérapies sur des fonctions complexes (comme la mémoire ou d’autres fonctions mentales). Par ailleurs les travaux sur les modèles souris qui miment les lésions et les symptômes de la maladie humaine ont permi ces dernières années des avancées importantes dans le domaine thérapeutique, notamment le développement d’anticorps qui ont ensuite été testés avec succès chez l’homme.

Réduction

Le nombre d’animaux produits (1280) et maintenus sur site est réduit au maximum. Nous piloterons notre élevage de manière raisonnée afin de ne produire que le nombre d’animaux nécessaire pour nos lots expérimentaux et nos recherches. La taille des groupes d’animaux utilisés pour les études a été définie en fonction de nos expériences antérieures et des données de la littérature.

Raffinement

L’établissement utilisateur où sont hébergés les animaux étant agréé, les conditions de température et d'hygrométrie sont contrôlées quotidiennement. Les animaux sont hébergés par groupes ou en trio (cages de reproducteurs) et bénéficient également d’un enrichissement matériel (coton ou kraft pour faire un nid, maisons en cellulose). Nous avons déjà mis en place un programme de suivi rapproché de nos lignées de souris modèles de maladie d’Alzheimer afin de détecter l’apparition de symptômes dommageables. Ce suivi sera réalisé à partir de 4-5 mois et permettra de détecter les animaux avec des signes cliniques et de prendre des mesures adaptées (prise en charge de la douleur, aménagement environnement, euthanasie). Le suivi rapproché des animaux au cours de la phase d’élevage et d’expérimentation permettra d’identifier l’atteinte de points limites et d’intervenir pour minimiser toute souffrance animale. Les étapes chirurgicales du projet (inoculations intracérébrales et ouvertures de la barrière « sang-cerveau ») sont associées aux risques anesthésiques habituels (hypothermie, déshydratation, sur- ou sous-dosage) pour lesquels plusieurs mesures seront mises en place (tapis chauffant, réhydratation avant la chirurgie, surveillance rapprochée de la sédation). Une surveillance post-opératoire sera également mise en place. Les chirurgies d’inoculation intra-cérébrale pourraient de plus provoquer une douleur pendant et après la chirurgie chez l’animal mais nous avons prévu de prévenir celle-ci par l’administration d’anti-douleurs (analgésiques) avant et après la chirurgie associée à l’anesthésie. Aucun autre effet indésirable n’est attendu pour cette chirurgie. Concernant les étapes d’ouverture de la barrière « sang-cerveau » il n’est pas attendu d’effet indésirable supplémentaire à ceux de l’anesthésie. Enfin, l’étape d’évaluation de la mémoire repose sur des comportements spontanés et innés de l’animal, n’impliquant à priori pas de stress majeur. Nous réaliserons des périodes d’habituation à l’expérimentateur et au nouvel envirronnment avant les tests pour minimiser le stress induit.). Pour l’épreuve de nage les essais seront espacés pour minimiser la fatigue motrice (pas d’épuisement des animaux) et le risque d’hypothermie sera minimisé par le séchage régulier des souris. En fin d’étude toutes les souris seront euthanasiées par des méthodes réglementaires.

Choix des espèces

Nous utiliserons des souris transgéniques qui développent des lésions similaires à celles des patients atteints de maladie d’Alzheimer. Il n’existe pas à notre connaissance de modèle autre que ces souris transgéniques permettant d’atteindre les objectifs du présent projet. Les animaux reproducteurs pour générer nos lots expérimentaux seront utilisés de 2 mois à 8 mois maximum. Toutes les expérimentations seront réalisées sur l’animal à l’âge adulte. Les injections intracrâniennes seront effectuées sur les animaux jeunes adultes (âgés de 3 à 6 mois). Les traitements thérapeutiques seront eux aussi initiés à 3 ou 4 mois (début des lésions) sur une durée de 6-7 semaines avant évaluation comportementale. L’euthanasie des animaux sera réalisée à l’âge de 5 ou 7 mois. L’évolution des lésions pourra ainsi être évaluée et leur régression après traitement mesurée.

Clampage de l'artère rénale sous anesthésie, irradiation du corps entier, reconstitution de moelle osseuse, injections rétro-orbitaires : 960 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Elles subissent jusqu'à six prélèvements sanguins et six prélèvements d'urine, et jusqu'à quatre mesures du débit de filtration glomérulaire de quarante-cinq minutes chacune, réparties sur un mois. Une partie d'entre elles voyage entre deux établissements utilisateurs installés sur des sites différents. Sur le remplacement, le porteur se contente d'une phrase, l'insuffisance rénale aiguë serait "impossible à reproduire in vitro".

Objectifs

Récemment, nous avons identifié un peptide CD99 prédictif du développement d'une insuffisance rénale aigue (IRA) dans les urines obtenues 4h après un pontage cardiaque provenant d’une cohorte humaine. Ce peptide est également différentiellement représenté dans les urines pré-opératoires des patients développant une IRA post-opératoire. CD99 est une protéine transmembranaire principalement identifiée sur la membrane des cellules endothéliales et immunitaires. Dans la cohorte de patients utilisée pour identifier le ratio CD99 (peptide/protéine entière) comme nouveau biomarqueur de l'insuffisance rénale aiguë, l'expression du CD99 sur les cellules immunitaires circulantes (monocytes, neutrophiles, cellules B, cellules T) était similaire chez les patients ayant développé ou non une insuffisance rénale aiguë. Il est donc nécessaire de caractériser la façon dont les CD99 « rénal » (c’est à dire à la surface des cellules endothéliales et immunitaires résidentes) modulent le risque de développer une insuffisance rénale aiguë avant de mettre en œuvre une approche thérapeutique ciblant les CD99. Ce projet est un projet multisite qui se déroule deux EU (EU1 et EU2)

Bénéfices attendus

Mieux caractériser le rôle respectif de CD99 endothélial et immunitaire dans le développement d’une insuffisance rénale aiguë et chronique afin de développer ensuite une approche thérapeutique ciblant CD99.

Procédures

1/prélèvements sanguins à la queue (sous anesthésie) avant chirurgie et avant mise à mort (EU1 et EU2). Pour l'étude d'insuffisance rénale aigue 2 prélèvements serons réalisés (J0 et J2). Pour l'étude d'insuffisance rénale chronique, 6 prélèvements seront réalisés (J0, J2, J7, J14, J21 et M1). Chaque rélèvement dure environ 2min par animal (anesthésie et prélèvement compris) 2/prélèvement d'urine lors de la contention de l'animal avant chirurgie et avant la mise à mort (EU1 et EU2). Pour l'étude d'insuffisance rénale aigue 2 prélèvements serons réalisés (J0 et J2). Pour l'étude d'insuffisance rénale chronique, 6 prélèvements seront réalisés (J0, J2, J7, J14, J21 et M1). Chaque prélèvement dure environ 2min par animal. 3/Mesure du Débit de Filtration Glomérulaire avant chirurgie et avant sacrifice (placement du capteur et injection en retro-orbitaire sous anesthésie) (EU1 et EU2). Pour l'étude d'insuffisance rénale aigue 2 prélèvements serons réalisés (J0 et J2). Pour l'étude d'insuffisance rénale chronique, 4 mesures seront réalisées (J0, J7 ou J14 J21 et M1). Chaque mesure dure environ 45min par animal (placement du capteur, injection en retro-orbitaire sous anesthésie et mesure) 4/irradiation (EU2). Une seule irradiation par animal est réalisée, la totalité de la procédure ne dépasse pas 2h (mise en cage, irradiation et retour en cage animalerie) 5/Induction d’une agression rénale (chirurgie, régime spécifique, injection de drogues) (EU1). Une seule chirurgie est effectuée par animal, la procédure dure entre 30 et 45min (anesthésie, chirurgie, clampage d'aorte rénale (le temps varie en fonction du sexe et de la souche) et souture).

Impact sur les animaux

Les animaux subiront : 1/Une irradiation sans geste invasif suivi d’une reconstitution de leur moelle osseuse. Les effets indésirables possibles sont une légère baisse de l'alimentation avec légère perte de poids. osseuse. Les effets indésirables possibles sont une légère baisse de l'alimentation avec légère perte de poids. Les animaux peuvent avoir un léger stress du fait de l'enfermement et du bruit, mais ce stress est de courte duréee. L'irradiation ne procure aucune douleur. 2/Une agression rénale (chirurgie, régime spécifique, injection de drogues) résultant en une détérioration de leur fonction rénale. Les effets indésirables possibles sont une baisse de l'alimentation liée à l’agression rénale et dans peu de cas, des complications suite à l'acte chirurgical. C'est pour cela que les souris sont surveillées attentivement pendant les heures qui suivent l'intervention. Les animaux ne doivent pas resentir de stress mais pourraient ressentir une douleur lors de l'acte chirurgical et après réveil, c'est pour cela que nous injectons en sous cutanée un analgésique avant chirurgie et après. 3/ Une mesure du débit de filtration glomérulaire (DFG) n'est normalement pas suceptible d'induire de douleur. L'anesthésie permet de faciliter la procédure pour l’expérimentateur et en particulier d’être sûr que l’animal est complètement immobile pour l’injection rétro-orbitaire afin d’éviter toute blessure. Notre expérience de ce système montre que la plupart des animaux tolèrent très bien le dispositif et se comportent normalement pendant la période de mesure. Cependant, certains animaux peuvent être gênés, si des signes de stress importants sont observés (agitation), le dispositif est retiré.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de la procédure ou si l'un des points limites était atteint. A la fin de la procédure, les animaux seront mis à mort afin de prélever de l’urine, du sang et différents organes (dont le rein) en vue de leur analyse.

Remplacement

Le recours à l’expérimentation sur des animaux est indispensable car l’insuffisance rénale aiguë est impossible à reproduire in vitro.

Réduction

Les modèles expérimentaux sont bien maitrisés par les expérimentateurs impliqués, ce qui évite les étapes de mise au point couteuses en animaux. Le nombre d’animaux utilisé est calculé au plus juste d’après notre connaissance du modèle pour permettre d’identifier statistiquement des différences intergroupes scientifiquement interprétables pour chaque paramètre principal et chaque modèle. Il est prévu d’utiliser un maximum de 960 Souris.

Raffinement

Les études sont optimisées d’après la littérature ou les observations réalisées au laboratoire (doses injectées, durée du traitement). Les animaux seront hébergés dans un service de zootechnie agréé par le ministère, par groupes de 4 dans des cages comprenant des éléments d’enrichissement (papier, tunnels...), avec alimentation et eau ad libitum. Ils seront observés quotidiennement afin de s’assurer de leur bien-être, et pesés une fois par semaine. Les personnels intervenant dans ce projet sont formés à l’expérimentation animale et à la chirurgie et les procédures sont optimisées de façon à limiter au maximum la souffrance des animaux (anesthésie, analgésie, suivi attentif des animaux tout au long des différentes procédures). Des points limites ont été définis : 1) Perte de poids supérieure à 25% du poids initial ; 2) Posture de prostration ou léthargie au-delà de 24 heures après l’agression rénale ; 3) Signes de souffrances (comportement ou apparence anormaux, présence de lésions, absence de toilette…) sans amélioration pendant plus de 24h. Si un de ces points est atteint au cours du protocole, les animaux concernés seront mis à mort. Concernant le transport des animaux entre l'EU1 et l'EU2, il sera effectué sur des animaux aptes à supporter le voyage qui sera effectué dans des conditions telles qu'ils ne puissent être blessés ou subir des souffrances inutiles. Le transport sera effectué par une société agrée qui effectue de manière régulière la navette entre l'EU2 et l'EU1.

Choix des espèces

L’espèce utilisée permet d’utiliser le moins d’animaux possible pour atteindre les objectifs du projet. De plus, la littérature indique qu’elle est celle qui fournit les résultats les plus satisfaisants et qu’elle est la moins susceptible de ressentir de la douleur, de la souffrance, de l'angoisse ou de subir des dommages durables dans les conditions de la procédure expérimentale. Nous utilisons le plus souvent la souris car elle est à l’origine d’un grand nombre de données dans la littérature et qu’il existe un nombre important de modèles de souris mutantes et transgéniques ciblant des protéines d’intérêt dans la régulation de la fonction rénale. Nous utiliserons des souris adultes âgées de 8 semaines au début de l'expérience, à cet âge les reins sont pleinement développés, ce qui permet de modéliser au mieux les conditions cliniques adultes.

Des cellules tumorales leur sont injectées, puis la tumeur est mesurée au pied à coulisse une à deux fois par semaine. Jusqu'à 14 160 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Certaines reçoivent deux injections de traitement par semaine pendant neuf semaines, une injection de produit d'imagerie dix minutes avant chaque séance, et un prélèvement sanguin sous anesthésie toutes les deux semaines, l'objet du projet étant de tester des vésicules extracellulaires modifiées comme piste d'immunothérapie. Le porteur décrit pourtant des modèles qui "nécessitent un minimum d'intervention" et ne demandent "pas l'administration d'anti-douleurs", chez des souris porteuses de tumeurs pendant neuf semaines.

Objectifs

Le cancer est actuellement la deuxième cause principale de décès à l'échelle mondiale. L'immunothérapie a révolutionné le traitement de certains patients mais dans environ 70% des cas, cette approche s’avère inefficace. Pour améliorer les traitements, il est essentiel de comprendre comment le cancer communique avec notre système immunitaire. Une partie de cette communication se fait via de petites vésicules lipidiques appelées "vésicules extracellulaires", porteuses d’informations génétiques et protéiques, sécrétées par les cellules tumorales mais aussi les cellules du microenvironnement tumoral. Elles peuvent moduler la croissance des tumeurs, notamment en interagissant avec la surface des cellules immunitaires ou après capture par ces mêmes cellules. Il existe une grande variété de vésicules, certaines semblent aider le cancer à se développer en empêchant le système immunitaire de reconnaître le cancer, alors que d’autres semblent aider l’organisme et son système immunitaire à se débarrasser du cancer. Il est nécessaire de comprendre quelles vésicules renferment l’activité anti-tumorale et quelles vésicules contiennent l’activité pro-tumorale, afin de pouvoir créer de nouveaux traitements anti-cancéreux efficaces. De récentes études ont montré qu’on peut changer la composition des vésicules extracellulaires en modifiant les cellules qui les sécrètent. Nous avons identifié quelques molécules cibles ou produits pharmacologiques, qui changent les propriétés des vésicules extracellulaires in vitro, en particulier quand elles interagissent avec des cellules du système immunitaire. Nous devons donc évaluer l’effet in vivo de ces vésicules modifiées ou de leur sécrétion in situ sur la croissance des tumeurs et leur reconnaissance, voire leur destruction par le système immunitaire. L’objectif de ce projet est de caractériser un nouveau mode de communication entre les cellules cancéreuses et le système immunitaire pour identifier des vésicules extracellulaires capables de diminuer la croissance et la progression des tumeurs. Il pourrait ouvrir la voie au développement de futures thérapies anticancéreuses utilisant ces vésicules modifiées ou leur sécrétion locale.

Bénéfices attendus

Le cancer est la seconde cause de décès dans le monde, malgré les récentes innovations thérapeutiques. Les immunothérapies visant à reprogrammer le système immunitaire contre le cancer présentent une efficacité spectaculaire chez certains patients, mais très variable et le bénéfice n’est observé que sur un nombre limité de patients. Il est donc essentiel de développer de nouvelles approches ou combinaisons d’approches pour bénéficier à un plus grand nombre de patients. Les vésicules extracellulaires permettent une communication entre les cellules tumorales et le système immunitaire, et peuvent aussi interférer avec les traitements d’immunothérapies. Ce projet étudie l’utilisation de vésicules extracellulaires modifiées par les chercheurs, comme nouveaux outils de thérapie anti-tumorale, permettant d’augmenter l’activité du système immunitaire contre les cellules cancéreuses. Il découle de résultats obtenus in vitro à l'aide notamment de lignées cellulaires en culture. Avant d'envisager toute application clinique ou thérapeutique chez l'Homme, l’étude de ce processus dans un modèle de tumeur in situ chez la souris est une étape cruciale. Nous prévoyons d'atteindre ces objectifs dans les cinq prochaines années. Les résultats que nous recueillerons grâce à ce projet peuvent ouvrir la voie à de nouvelles approches thérapeutiques utilisant la modification de la sécrétion des vésicules extracellulaires par les chercheurs, seule ou en combinaison avec d’autres traitements.

Procédures

Des cellules tumorales seront injectées aux souris vigiles (1 fois par expérience – durée du geste inf à 10 sec). Les animaux seront suivis, à raison de 1 à 2 fois par semaine soit sur animaux vigiles pour mesurer la tumeur au pied à coulisse soit par imagerie sur animaux anesthésiés (durée de l’anesthésie 10 min). Dix minutes avant chaque séance d’imagerie, les animaux seront injectés avec un produit spécifique pour l’imagerie (durée du geste inf à 10sec) Certains animaux recevront également des traitements par injection à raison de 2 fois par semaine pendant 9 semaines maximum (durée du geste inf à 10 sec) ou à raison de 2 injections au cours de l’expérience (9 semaines max) (durée du geste inf à 10 sec) Un prélèvement sanguin est effectué une fois toutes les 2 semaines sur les animaux anesthésiés(durée de l’anesthésie inf à 5 min).

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues lors des injections de cellules tumorales seront celles liées à injection elle-même (gêne de courte durée et de faible intensité due à l’introduction d’une aiguille). Suite à ces injections les animaux développeront des tumeurs. Les nuisances attendues lors de l’administration des traitements seront celles liées à l’injection elle-même (gêne de courte durée). Ces types de traitement n’induisent pas d’effets secondaires négatifs connus. Pour le suivi des réponses immunitaires, des prélèvements sanguins pourront être effectués. Ces prélèvements sanguins seront réalisés sur animaux anesthésiés pour réduire le stress lié à la contention et la douleur liée à la piqûre elle-même.

Devenir

Les animaux seront mis à mort pour des analyses post-mortem

Remplacement

Ce projet découle de résultats obtenus in vitro à l'aide de lignées cellulaires en culture, ayant permis la caractérisation des vésicules extracellulaires modifiées et de leur mode d’interaction avec les cellules cibles, tumorales et immunitaires. Le projet, ayant pour objectif final d’identifier des traitements ciblant les vésicules extracellulaires permettant l’activation des réponses immunes anti-tumorales, nécessite l’utilisation d’un modèle préservant la complexité de la composition du tissu tumoral, notamment de l’infiltration des cellules immunitaires, et de l’organisme entier. A notre connaissance, aucun modèle in vitro (co-culture, organoïde) ou in silico ne peut se substituer à un modèle animal. Le modèle murin est le plus adapté compte tenu de l’organisation de son système immunitaire, proche de celle de l’Homme.

Réduction

1. Nous utiliserons de façon générale 10 souris par groupe expérimental. Ce nombre prend en compte la variabilité intrinsèque à nos modèles, notamment le taux d’obtention de tumeur suite à l’injection de cellules tumorales. Il se base aussi sur nos connaissances de ces modèles tumoraux et de leur cinétique et variabilité de développement. Les lignées tumorales modifiées pour sécréter des vésicules extracellulaires différentes, et l’absence de conséquence directe sur la multiplication des cellules ont toutes été validées in vitro. 2. le nombre d’animaux utilisés dans chaque groupe sera défini à l’aide d’outils statistiques. 3. Pour chaque procédure et chaque molécule, 2 expériences montrant une absence d’effet sur la croissance tumorale seront utilisées comme point d’arrêt de l’expérience, afin de limiter le nombre d’animaux utilisés. 4. Si les 2 premières modifications testées s’avèrent avoir l’effet recherché, nous ne continuerons pas avec les autres molécules. Le nombre total d’animaux utilisés sera réduit de 14160 (nombre maximum) pour 5 molécules testées à 7446 pour 2 molécules.

Raffinement

Les modèles développés pour ce projet nécessitent un minimum d’intervention sur les souris, réduisant le stress et la douleur potentielle, et ne nécessitent pas l’administration d’anti-douleurs. Les animaux greffés seront contrôlés deux à trois fois par semaine afin de vérifier que le développement de la tumeur n’ait pas d’effet notable sur le bien-être général, ni sur leur poids (en prenant en compte le poids additionnel de la tumeur). Une grille de score sera utilisée pour évaluer leur état de manière objective. Si un état général compromis est observé, l’animal sera mis à mort.

Choix des espèces

Comparé à d’autre modèles animaux, la souris est le modèle de choix pour les recherches en immunologie et cancérologie pour sa proximité avec l’homme, et nous avons une expérience au laboratoire de plusieurs dizaines d’années sur l’étude du système immunitaire chez les souris. Les modèles de tumeurs transplantées sont de plus couramment utilisés chez cette espèce Les souris seront utilisées à l'âge adulte (8 à 16 semaines) afin qu’elles aient fini leur croissance, et que les résultats ne soient pas affectés à cause de modifications dues à un âge trop avancé des animaux. De plus, l'âge adulte permet d'étudier un système immunitaire mature.