Procédures modérées

30 furets vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, chacun portant un implant crânien posé au cours d'une chirurgie de quatre à six heures, puis soumis à une cinquantaine de séances d'enregistrement cérébral de trois heures, à raison de trois à cinq par semaine. Pour les rendre coopératifs, ils sont placés en restriction d'eau du dimanche après-midi au vendredi, avec une pause de dix jours tous les deux mois. Le porteur reconnaît un risque infectieux à long terme, une douleur post-opératoire possible et un stress lié à la contention pendant les enregistrements. Quinze furets sont tués pour localiser les électrodes par histologie, les quinze autres sont explantés au cours d'une nouvelle chirurgie de trois heures et confiés à des organismes de réhabilitation.

Objectifs

Écouter dans des situations réalistes est un processus actif qui mobilise les facultés perceptives et cognitives, conférant au discours du sens, à la musique sa capacité à susciter des émotions et aux sons de l'environnement de la pertinence. Grâce à l'écoute, les humains et les autres animaux naviguent à travers des scènes acoustiques complexes, séparent des sources sonores mélangées, désambiguïsent des messages et évaluent leur pertinence comportementale. Ces prouesses remarquables sont actuellement au-delà de notre compréhension et dépassent de loin les capacités des systèmes d'ingénierie audio les plus sophistiqués. L'objectif du projet de recherche est d'étudier expérimentalement une approche radicalement nouvelle de l'audition, où l'écoute active émerge d'une profonde interaction entre les processus sensoriels adaptatifs et la cognition décisionnelle. Notre objectif est d'intégrer la fonction cognitive comme faisant partie intégrante du traitement sensoriel, ce qui se prête à une investigation neurophysiologique. Plus précisément, nous allons explorer le postulat que la perception active est médiée par un processus d'adaptation rapide au niveau du neurone mais aussi des populations de neurones dans leur ensemble ; ce phénomène est ici appelé plasticité rapide. À la confluence du traitement sensoriel et cognitif, la plasticité rapide se retrouve à tous les niveaux du système auditif, de la cochlée jusqu'au cortex auditif et préfrontal.

Bénéfices attendus

Le projet s'appuie sur les travaux des chercheurs en charge du protocole réalisés lors de la dernière décennie sur la physiologie et la modélisation informatique de ces phénomènes. Ces efforts ont abouti à la découverte de plasticité rapide dans le cortex auditif, au niveau du neurone unique et de populations de neurones. Ils ont aussi conduit à l'élaboration d'un modèle neuromimétique de traitement auditif qui ont mené à des percées technologiques et à des applications concrètes. Ils ont enfin permis d’utiliser une technologie de neuroimagerie large-champ chez le furet. S'appuyant sur ces domaines très complémentaires et plusieurs innovations techniques (reconstruction de stimulus à partir d'enregistrements de neurones à grande échelle chez les animaux réalisant une tâche de comportement, détection d’événements corticaux de réactivations mnésiques), nous espérons promouvoir une vision nouvelle de la perception auditive et de la cognition. Cela contribuera également de manière significative à des avancées significatives dans le domaine du traitement du signal pour les prothèses auditives cliniques, étant donné que de nombreuses limitations actuelles ne sont pas technologiques, mais plutôt conceptuelles.

Procédures

1. Tous les animaux sont équipés d'un implant crânien lors d'une première chirurgie qui se fait sous anesthésie et analgésie (durée 4-6h). Cet implant permet ensuite de réaliser des enregistrements neuraux en électrophysiologie ou en neuroimagerie fonctionnelle par ultrasons (procédures répétées autour d'une cinquantaine de fois en moyenne chez animal vigile, entre 3 et 5 fois par semaine, durée moyenne d'enregistrement 3h). A la fin de la période d’enregistrement une partie des animaux sera euthanasiée (sous anesthésie/analgésie), à la suite de quoi différents prélèvements seront réalisés post-mortem. Pour l’autre partie des animaux, l'implant crânien sera retiré lors d'une chirurgie sous anesthésie et analgésie (durée 3h) pour permettre un replacement après un temps de récupération adapté. 2. Lors du suivi postopératoire, l'animal est en hébergement individuel maximum 48h en infirmerie (cage d’hébergement séparé qui permet de maintenir le contact visuel, olfactif et auditif avec les autres animaux, le personnel et la routine de l’animalerie) afin de s’assurer que d’autres furets ne s’accaparent les aliments mous mis à disposition ainsi que pour pouvoir observer si la prise de nourriture est faite. 3. Le contrôle hydrique sous entraînement sont placés en contrôle hydrique à partir de dimanche après-midi après pesée jusqu’au vendredi (120h=5j=0.7 semaine). Une pause de 10 jours est ménagée tous les 2 mois.

Impact sur les animaux

La procédure chirurgicale se faisant sous anesthésie, un risque anesthésique est présent, avec une présence de douleur post-opératoire possible mais prise en charge par une médicamentation analgésique. Au long-terme, il existe aussi un risque infectieux. Par ailleurs, certains enregistrements neuraux se font chez l'animal en situation de contention. La contention des animaux est nécessaire dans le cadre des enregistrements et pourra être génératrice de stress et d’inconfort pour l’animal. De plus, le comportement sera motivé par une privation hydrique qui pourra entraîner une sensation de soif de courte durée chez l’animal.

Devenir

L'euthanasie est nécessaire pour réaliser une analyse post-mortem des tissus cérébraux. Cette méthode n'est utilisée que pour les animaux dont la localisation des enregistrements électrophysiologiques par histologie post-mortem est nécessaire (n=15). Pour l'ensemble des autres animaux (n=15), nous retirons l'implant crânien à la fin de l'expérimentation quand cela est possible, afin qu'ils puissent être réhabilités par des organismes compétents.

Remplacement

Afin de pouvoir comprendre le traitement de l'information sensoriel dans les cortex auditifs, visuels et frontaux, il est nécessaire d'avoir recours à des animaux vivants pour pouvoir enregistrer l'activité neurale, que ce soit de neurones uniques en électrophysiologie ou les flux hémodynamiques en imagerie large-champ. Ce type d'enregistrement n'est pas réalisable chez des êtres humains. Par ailleurs, le furet constitue un animal modèle nécessaire à la compréhension de la perception auditive dans un contexte de prise de décision. En effet, il est capable d'apprendre des tâches complexes et de percevoir des sons dans une gamme auditive similaire à celle de l'être humain. Son cerveau à cortex plissé permet aussi d'étudier le rôle fonctionnel des plis corticaux, ce qui n'est pas possible chez le rongeur ou primate à cortex licencéphale.

Réduction

Le type d'expérimentation que nous réalisons permet de réaliser de nombreux enregistrements sur un nombre réduit d'animaux. Ici, 30 animaux seront utilisés : 15 pour les expériences avec histologie et 15 pour les expériences sans histologie et replacement. Les effets seront quantifiés par des méthodes paramétriques et des méthodes non-paramétriques.

Raffinement

L’état de santé des animaux est suivi en permanence, en collaboration avec un vétérinaire. Les animaux sont hébergés dans des cages enrichies en jouets et tunnels divers et régulièrement mis tous ensemble dans une aire de jeu. Durant les week-ends, les animaux ne doivent pas effectuer de tâche comportementale. Le comportement est motivé par un contrôle hydrique, raison pour laquelle nous avons établi une grille de score nous permettant de suivre au plus près le bien-être et l’état général des animaux. Le protocole de chirurgie inclut l’administration d’anti-inflammatoire et d’analgésique en pré- et post-opératoire. Pour accompagner ces procédures, nous avons mis en place des points limites adaptés, ainsi qu’un arbre décisionnel pour terminer toute souffrance observée. Sur le plan expérimental, un effort constant nous pousse vers la pose de systèmes d'enregistrements chroniques chez les animaux pour obtenir des sessions d'enregistrements plus courtes. Enfin nous explantons un grand nombre d'animaux, quand cela est possible, à la fin de l'expérimentation, afin de les réhabiliter.

Choix des espèces

Les furets apprennent rapidement une tâche ; ils ont par ailleurs une large gamme auditive, similaire à celle de l'homme. Leur cerveau est assez grand pour utiliser des électrodes avec 200 contacts. De plus leur cortex est convolué ; ces plis corticaux ne sont pas présents chez le rongeur à l’inverse de nombreux primates. Le furet permet d’étudier un putatif rôle fonctionnel de ces plis. Les individus femelles sont préférés en raison de leur petite taille. Les animaux ont entre 6 mois et 1 an quand ils arrivent au laboratoire, âge auquel ils sont adultes ; ce stade est choisi car le développement du cerveau est alors terminé.

225 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune reçoit sous la peau une pompe implantée en dix minutes de chirurgie, puis des injections dans le ventre ou sous la peau, avec une douleur pouvant durer quarante-huit heures après l'opération. L'effectif se déduit d'un montage, cinq groupes, six moments de mise à mort, cinq souris par point d'analyse, plus 10 % pour les décès imprévus. Les souris sont tuées à chacun de ces moments parce que les analyses réclament un volume de sang qu'on ne peut pas prélever sur un animal vivant, le porteur présentant cette mise à mort comme un moyen de limiter le nombre total de souris.

Objectifs

Objectif principal : Evaluation de la tolérance d’un traitement anticancéreux sur le système immunitaire chez des animaux. Objectifs secondaires : Evaluation de l’efficacité d’un traitement innovant pour inhiber l’activation de certaines cellules du système immunitaire en vue d’une application dans des situations où ces cellules sont sur-activées (maladies auto-immunes et auto-inflammatoires), évaluation des mécanismes permettant cet effet.

Bénéfices attendus

Ce projet présente 2 bénéfices attendus principaux. Le premier est la poursuite du développement d’un traitement qui pourrait être utilisé chez l’Homme pour le traitement de cancers. La preuve d’efficacité sur des souris a été réalisée en amont, mais l’évaluation de l’effet du traitement sur les défenses immunitaires est indispensable (rôle important de celui-ci dans le cancer) et n’a pas pu être réalisée précedemment (absence de système immunitaire chez les souris étudiées précedemment). Le deuxième objectif est le développement potentiel d’un traitement luttant contre les maladies du système immunitaire, par exemple les maladies auto-immunes.

Procédures

Les animaux seront soumis à 3 types d’interventions : - Mise en place d’une pompe sous cutanée : Le geste sera réalisé sous anesthésie générale et sous traitement contre la douleur, et dure environ 10 minutes par souris. Ce geste sera réalisé sur l’ensemble des animaux (220 animaux), à une seule reprise. Cette pompe sous-cutanée est nécessaire à l’administration continue d’un des traitements à l’étude. - Injections intrapéritonéales et sous-cutanées : Une injection d’un faible volume par seringue sera réalisée au niveau du ventre des souris (injection intrapéritonéale) ou sous leur peau (injection sous-cutanée) afin de leur administrer un autre traitement. Il s'agit d'une procédure vigile durant moins d'une minute par souris. Cette intervention sera appliquée à 220 animaux. - Les souris seront euthanasiées à la fin de l’experimentation (durant 0 à 21 jours), sous anesthésie générale. Cela est nécessaire pour permettre un recueil de sang suffisant pour les analyses qui répondront aux objectifs de l’étude. Immédiatement après la mise à mort, les souris seront autopsiées et leurs organes conservés.

Impact sur les animaux

Les animaux pourraient subir les nuisances et effets indésirables suivants : - Douleur légère à modérée pouvant durer 48h suivant la chirurgie de pose de la pompe sous-cutanée. Chirurgie réalisée sous anesthésie générale puis administration systématique d’antalgiques suivant la chirurgie. - Douleur légère de quelques secondes lors des administrations médicamenteuses par injections sous-cutanées ou intrapéritonéales. - Des effets indésirables des traitements étudiés sont possibles, mais une étude préliminaire a permis de s’assurer de l’absence d’effet indésirable dans les 24 premières heures de traitement, et un ajustement de dose est prévu si un effet indésirable est constaté à forte dose. - Stress léger lors des manipulations quotidiennes (pesées et contentions). - Aucun inconfort n’est prévu au moment de la mise à mort, celle-ci étant réalisée sous anesthésie générale.

Devenir

Les animaux sont mis à mort à la fin de la procédure afin de permettre le prélèvement d’un volume de sang suffisant pour la réalisation des analyses. Cela permet de limiter le nombre de souris nécessaires en optimisant le volume prélevé à chaque souris lors de la mise à mort. Par ailleurs, un prélèvement sanguin si important ne serait pas possible du vivant de la souris. Le stress de l’animal est réduit au minimum par le biais d’une anesthésie générale profonde.

Remplacement

Une étude chez l’animal est nécessaire pour plusieurs raisons : - Aucun modèle experimental en laboratoire ne reproduit avec fiabilité la complexité du système immunitaire, qui est très complexe et interagit avec de nombreux facteurs. L’animal est pour l’instant irremplaçable dans ce champ de la recherche. - La tolérance de l’association thérapeutique à l’épreuve sur le système immunitaire n’est pas connue, et l’objectif final est un transfert à l’Homme de cette bithérapie.

Réduction

Nous avons déterminé le nombre minimal d’animaux pour ce projet en tenant compte de plusieurs exigences : - Le traitement étudié comporte deux composantes, qui doivent être associées pour que le traitement fonctionne, avec une notion de synergie. L’évaluation scientifique d’un traitement synergique nécessite d’évaluer individuellement les deux composantes en plus de les étudier associées, afin de démontrer l’effet synergique entre les deux. - Nous avons choisi d’administrer un agent connu et utilisé couramment, comme contrôle positif en ce qui concerne l’action du traitement à l’étude sur un phénomène biologique appelé la « methylation de l’ADN». Cela impose un groupe supplémentaire. - Plusieurs points de suivi sont nécessaires afin d’évaluer une efficacité et une toxicité temps dépendantes. Chacun de ces points de suivi impose une mise à mort de l’animal, car les analyses permettant de répondre aux objectifs principal et secondaires nécessitent un volume de sang supérieur à ce qu’il serait possible de prélever de manière répétée sans compromettre le bien-être de l’animal. Chacun de ces points nécessite un minimum de 5 souris pour réaliser les calculs nécessaires. Enfin, il est également important d’observer les effets d’un traitement lorsque le système immunitaire est activé. Ainsi 15 souris par groupes recevront une injection contenant un composé connu pour activer celui-ci. Au total, en considérant les 5 groupes à l’étude, les 6 points de mise à mort (dont 1 commun à l’ensemble des groupes), avec 5 souris par point statistique, et en considérant un risque de décès non lié aux traitements de 10% des animaux, un total de 225 souris sont nécessaires à l’étude.

Raffinement

Toutes les mesures seront prises pour limiter les nuisances attendues ou non liées aux manipulations des animaux et aux procédures. Le bien-être animal fera l’objet d’une évaluation bi-quotidienne tous les jours week end compris. Pour limiter le stress, une période d’acclimatation standardisée de 7 jours sera respectée avant la première procédure sur l’animal. Pendant cette période, les animaux seront habitués au contact humain et aux manipulations par le biais de jeux. Les manipulations auront lieu dans un environnement calme et par un manipulateur qualifié pour l’experimentation l’animale, pour le confort de l’animal et pour limiter la durée des manipulations. En cas de douleur ou d’inconfort modéré, un antidouleur simple sera administré. Si la douleur persistait ou semble plus que modérée, un antidouleur plus puissant sera administré. En cas de signe indiquant une douleur sévère définissant un point limite, la souris sera mise à mort pour éviter toute prolongation inutile de sa souffrance.

Choix des espèces

Les souris utilisées (souche C57Bl6) constituent un modèle animal très bien connu, fréquemment utilisé pour les études portant sur de nouveaux médicaments. Les souris seront accueillies au laboratoire à un âge compris entre 6 et 10 semaine.

Greffées de cellules de cancer ovarien humain, 800 souris immunodéficientes reçoivent ensuite un candidat médicament, jusqu'à une fois par jour pendant quatre semaines, avec quatre prises de sang sous anesthésie et une imagerie hebdomadaire. Elles vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et sont toutes tuées à l'issue, pour caractériser l'effet du traitement sur leurs organes et sur la tumeur. Le laboratoire réalise ces essais comme prestataire, pour des partenaires publics ou privés, et met en avant la reproductibilité et la robustesse de ses modèles. Il écrit dans le même paragraphe que ces modèles "demandent à être améliorés" et que les thérapies innovantes qu'ils laissent espérer relèvent d'un "futur proche".

Objectifs

Malgré les progrès de la chirurgie et de la chimiothérapie, le cancer de l'ovaire reste l'une des principales causes de décès par cancer chez les femmes, avec le cancer du poumon et le cancer du sein. Le cancer de l'ovaire développe souvent une résistance aux thérapies conventionnelles, ce qui rend son traitement difficile à un stade avancé. La mise en œuvre de nouvelles approches thérapeutiques est donc nécessaire pour améliorer le traitement de la maladie. Dans ce contexte, nous avons pour objectif de réaliser des tests précliniques chez la souris afin d'évaluer l'efficacité de candidats médicaments innovants.

Bénéfices attendus

En tant que prestataire de services, nous réalisons ces études pour des laboratoires partenaires publics ou privés. Dans ce projet, nous offrons la possibilité à la communauté scientifique de pouvoir évaluer l’efficacité de nouveaux candidats médicaments à l’aide de modèles précliniques dont nous assurons la reproductibilité et la robustesse nécessaires au développement des projets en immuno-oncologie. Bien que ces modèles demandent à être améliorés, ils ont permis de reproduire chez la souris certains aspects des pathologies humaines et, en complément des autres modèles expérimentaux, ils laissent ainsi espérer le développement dans un futur proche de thérapies innovantes.

Procédures

L’ensemble des animaux subira une transplantation de cellules tumorales ovariennes humaines (1 injection durant 1 min / animal) puis recevra des administrations de candidats thérapeutiques dont la fréquence et la route seront dépendantes de la pharmacocinétique du composé à évaluer. Une partie des animaux subira des prélèvements sanguins (au maximum 4) réalisés sous anesthésie volatile (5 min/souris), en alternant les sites de prélèvement et espacés d’au minimum 7 jours afin de favoriser la cicatrisation. Enfin, le suivi du développement tumoral sera effectué hebdomadairement par imagerie optique par bioluminescence, un procédé non invasif mais nécessitant l’anesthésie des souris (durée= 6 à 10 minutes/souris).

Impact sur les animaux

Les animaux développeront une pathologie tumorale humaine potentiellement grave pouvant engendrer une détresse modérée. La transplantation des cellules cancéreuses et l’administration (voie spécifique de chaque candidat thérapeutique) du traitement à évaluer (au maximum quotidien durant 4 semaines) engendreront une brève douleur légère. Les anesthésies associées aux prélèvements sanguins (au maximum 4) et à l’imagerie optique (hebdomadaire) seront une source potentielle d’un stress de courte durée. L'ensemble des manipulations ainsi que les pesées peuvent être source d'angoisse.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin des procédures afin de pouvoir caractériser ex-vivo l’effet de l’administration des candidats médicaments sur les organes et/ou la tumeur.

Remplacement

Notre projet se fera dans la continuité d'études in vitro. Le passage au modèle in vivo est une étape indispensable avant d’envisager un essai thérapeutique chez les patients. Nous avons besoin d’un modèle permettant de reproduire d’un point de vue phénoménologique toute la complexité de la croissance tumorale. Un organe isolé ou une espèce, autre que les mammifères, ne permettra pas d’évaluer la biodistribution du candidat thérapeutique évalué, ni le role du système immunitaire dans la réponse anti-tumorale ou les éventuels phénomènes de résistance. La souris est alors le modèle rongeur le plus utilisé permettant de modéliser cette pathologie humaine et qui permet en plus de faire un suivi de l’évolution du développement tumoral par des mesures cinétiques non invasives par bioluminescence.

Réduction

Les études in vivo ne seront réalisées que sur les molécules candidates qui auront démontré une efficacité maximale in vitro. Nous utiliserons le nombre minimum d’animaux requis pour obtenir des résultats statistiquement interprétables et atteindre l’objectif scientifique du projet, à savoir démontrer que l’effet de nos molécules est significatif par rapport aux groupes contrôles. De plus, lorsque ce sera possible, nous mutualiserons les groupes contrôles. La comparaison de différentes conditions expérimentales se fera par des tests statistiques adaptés aux petits échantillons.

Raffinement

Dans un souci de raffinement, le suivi du développement tumoral se fera par des mesures cinétiques utilisant un procédé non invasif à savoir des acquisitions de bioluminescence par imagerie optique sous anesthésie volatile. L'hébergement des animaux est effectué conformément aux réglementations locales et européennes, sous le contrôle d'un vétérinaire et avec l'aide d'un personnel technique qualifié. Les animaux seront ainsi hébergés dans des salles dont les paramètres d’ambiance sont contrôlés (température : 20-22°C ; renouvèlement d’air : 15 volumes/heure ; éclairage artificiel : 12h jour/12h nuit) et la nourriture et l’eau de boisson seront fournies ad libitum. De plus, afin de respecter leur instinct grégaire et d'assurer une absence de peur et d'anxiété, les souris seront stabulées par petits groupes de 3 à 5 dans des cages dont l’environnement est enrichi à l’aide de copeaux de bois compactés, de dômes en carton et/ou de coton. Les animaux feront l’objet d’une surveillance quotidienne et une pesée à minima bihebdomadaire, par du personnel compétent afin de détecter précocement toute altération du bien-être animal. L’apparition de signes d’inconfort ou d’éventuelle souffrance, de blessure ou de maladie nous conduira à choisir l’action appropriée (comme par exemple l'apport d'un analgésique) à mener en fonction d’une grille de score du bien-être.

Choix des espèces

Le recours à l’expérimentation animale se justifie par l’impossibilité réglementaire de conduire ce type d’études chez l’homme sans données précliniques solides. Nous avons retenu le modèle murin car l’accessibilité à des lignées murines immunodéficientes constitue un avantage déterminant pour le développement de tumeurs humaines chez un individu hôte d’une espèce différente. Nous utiliserons les paramètres décrits dans la littérature et dans nos propres études, pour ce type de modèle d’injection de cellules tumorales humaines, c’est à dire des souris « jeunes adultes » âgées de 6 à 12 semaines au moment de la greffe.

Des souris reçoivent jusqu'à cinq chocs électriques par séance, à raison d'une séance de 30 minutes par jour pendant neuf jours, dans un test fondé sur l'évitement du choc. 2 250 souris, dont des lignées génétiquement modifiées qui développent une forme de maladie d'Alzheimer, vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour le prélèvement de leur cerveau. Selon les protocoles, elles subissent aussi cinq injections dans l'abdomen, des séries de quatre tests de 3 minutes chaque jour, cinq jours par semaine pendant deux semaines, que le résumé ne nomme pas, et un isolement temporaire en cage individuelle. Le porteur qualifie le choc de "désagréable mais non douloureux", et écrit que les analgésiques centraux sont "à proscrire pour des raisons scientifiques".

Objectifs

L’objectif de ce projet est d’étudier l’impact de cinq gènes d’intérêts dans le fonctionnement normal et pathologique des cellules immunitaires du cerveau. Les cellules immunitaires du cerveau et de la moelle épinière et jouent des rôles critiques à la fois dans son fonctionnement en conditions physiologiques et pathologiques. Les études récentes ont permis d’établir que la population de cellules immunitaires du cerveau est hétérogène et existe sous une grande diversité d’états microgliaux. Comment ces différents états sont contrôlés et quels sont leurs rôles dans le fonctionnement physiologique et pathologique du cerveau reste encore à déterminer. Notre équipe s’intéresse à plusieurs gènes qui de par leur localisation et/ou leur fonction dans d’autres cellules immunitaires sont susceptibles de jouer un rôle clé dans le contrôle de ces différents états microgliaux. L’objectif final du projet est donc de comprendre, dans différents contextes physiologiques et pathologiques (en particulier dans le contexte de la maladie d’Alzheimer), le rôle de ces cibles dans le fonctionnement des cellules microgliales. Pour ce faire, nous utiliserons une combinaison de lignées murines permettant de modifier l’expression de ces gènes spécifiquement dans les cellules immunitaires du cerveau. In fine, ce projet permettra de valider l’intérêt thérapeutique des gènes cibles dans les différents contextes envisagés.

Bénéfices attendus

1. Déchiffrer le rôle de gènes d’intérêt exprimés dans des cellules immunitaires dans le fonctionnement physiologique et physiopathologique des cellules immunitaires du cerveau (en particulier dans le contexte du développement de la maladie d’Alzheimer) 2. Valider l’intérêt thérapeutique de ces cibles pour le développement de stratégies thérapeutiques, notamment dans le contexte du développement de la maladie d’Alzheimer

Procédures

Les interventions prévues dans le cadre de ce projet sont : des injections dans l’abdomen (5 injections, à raison d’une injection par jour, sur 5 jours, durée d’une injection environ 10 sec) ; l’enchainement de tests pour évaluer le comportement cognitif des animaux (au maximum 1 série de 4 tests de 3 min (soit 12 min/animal/jour) chacun par jour, 5j par semaine sur 2 semaines ; chacun des tests étant non-invasif et reposant sur la propension des rongeurs à explorer leur environnement) ; un test basé sur l’évitement d’un choc électrique désagréable mais non douloureux (au maximum les animaux peuvent recevoir 5 petits chocs électriques par session, 1 session de 30 min par jour sur 9 jours). L’étude de l’effet de l’impact de la pathologie et/ou des gènes d’intérêt sur l’activité circadienne requiert l’emploi de tests impliquant des procédures potentiellement stressantes pour les animaux, notamment un hébergement isolé temporaire. Néanmoins, toutes les mesures nécessaires seront prises pour assurer le bien-être des animaux tout au long de l'étude.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables découlant des interventions sont les suivants : Douleurs et stress léger de piqure d’aiguille dans le péritoine ; Stress léger et inconfort de certains tests de comportement. Isolement temporaire pour l’évaluation de l’activité circadienne.

Devenir

L'ensemble des animaux contribuant à ce projet sera mis à mort. Les organes, tout particulièrement le cerveau, seront prélevés pour des analyses histologiques, cellulaires et/ou moléculaires.

Remplacement

Les cellules immunitaires du cerveau sont, par nature, des cellules ultra-sensibles à leur environnement. Pour comprendre leur rôle dans le fonctionnement physiologique ou physiopathologique du système nerveux central, il est nécessaire de les étudier dans un environnement aussi proche que possible des conditions natives. Dans ce contexte, les données récentes de la littérature indiquent que les morphologies, les fonctions ou encore le répertoire de gènes exprimés par les lignées cellulaires microgliales ou même les cultures primaires de microglies diffèrent substantiellement de ceux exprimés par les microglies fraichement isolées à partir de cerveaux adultes. L’utilisation d’animaux vivants est donc requise. Par ailleurs, certains des rôles des cibles que nous cherchons à évaluer (i.e. effets sur comportement cognitif, en particulier dans le contexte de la maladie d’Alzheimer) ne peuvent être réalisées que sur animaux vivants.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisés pour ce projet (estimé à 2250) a été défini au plus juste pour nous permettre d’atteindre nos objectifs scientifiques et être statistiquement pertinent. Par ailleurs, nous avons défini des stratégies de croisement de manière à limiter au maximum la production d’animaux qui ne seraient pas utiles pour l’expérimentation. Il est bien établi qu’il existe un important dymorphisme sexuel dans la biologie des cellules immunitaires du cerveau, les études seront donc réalisées à la fois chez le mâle et la femelle. Par ailleurs, la maladie d’Alzheimer est une pathologie neurodégénérative. Nos données antérieures et celles de la littérature indiquent que les cellules immunitaires du cerveau pourraient jouer des rôles fonctionnels différents en début et en fin de pathologie, les effets des cibles d’intérêts seront donc évalués à deux stades différents, au stade précoce et à un stade plus tardif. Dans la mesure du possible, nous réaliserons l'expérimentation comportementale, et les analyses post-mortem sur les mêmes animaux. Pour définir statistiquement la taille des lots d'animaux à tester, nous nous appuyons sur des travaux publiés, ainsi que sur l'utilisation d'un logiciel permettant de déterminer le nombre d’animaux statistiquement requis en fonction des effets escomptés.

Raffinement

Le suivi de l’évaluation de l’état de santé des animaux sera effectué régulièrement. Des points limites spécifiques ont été définis (perte de poids continue et excessive (évaluée de manière visuelle); prostration ; poils ébouriffés, arrêt d’alimentation, etc.) et le raffinement s’appliquera pour une prise en charge adaptée des animaux. Pour les scores les plus importants, cette prise en charge pourra conduire à l’euthanasie de l’animal. En cas de blessures (notamment à la suite de bagarres entre animaux), des analgésiques d’application locale pourront être utilisés. Cependant, notre projet se référant à l’étude de processus neuroinflammatoires, l’utilisation d’analgésiques et d’antalgiques centraux (hors procédure d’euthanasie) est à proscrire pour des raisons scientifiques. . La présence d'une roue d'activité pour mesurer la rythmicité circadienne constitue un enrichissement très apprécié des souris. Ce test nécessite de travailler avec un seul animal par cage, mais les contacts visuels et olfactifs sont maintenus entre animaux de cages voisines.

Choix des espèces

La souris est le modèle animal le mieux adapté pour étudier les effets des modifications génétiques sur le comportement, les tissus, les cellules et les molécules des cellules immuitaires du cerveau. L'utilisation de la recombinase Cre pour contrôler ces modifications génétiques est particulièrement intéressante. C'est pourquoi les modèles murins, en particulier dans la recherche sur la maladie d'Alzheimer, sont privilégiés. Ces avancées permettent de respecter au mieux les principes des 3R (Remplacement, Réduction, Refinement). Nous utiliserons des animaux adultes à différents âges en fonction des sous-objectifs du projet : 2-3 mois pour les études en conditions physiologiques ; 4 et 8 mois, correspondant respectivement à un stade précoce et un stade avancé de la pathologie pour les lignées Alzheimer à début précoce; 9 et 12 mois, correspondant respectivement à un stade précoce et un stade avancé de la pathologie pour les lignées Alzheimer à début tardif.

256 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une biopsie de tissu pour génotypage, cinq jours d'injections consécutives, puis seize semaines d'un régime riche en graisses ou d'eau sucrée au fructose, avant six heures de jeûne et un prélèvement de sang terminal. Le porteur attend qu'elles deviennent en surpoids et pré-diabétiques, avec un foie plus gras, et signale que les souris privées de production intestinale de glucose présentent un phénotype anxieux léger. Des organes sans utilité pour ce projet seront aussi prélevés afin de constituer une banque de tissus, le porteur affirmant que l'étude "nécessite l'utilisation d'animaux" parce que la stéatose met en jeu des échanges entre organes.

Objectifs

L’obésité connait une croissance alarmante et représente un problème majeur de santé publique nécessitant une recherche constante quant aux traitements proposés. Une consommation trop importante en graisses et en sucres est un acteur majeur de l’obésité. Parmi les sucres mis en cause, le fructose, retrouvé dans les fruits ou de nombreux produits issus de l’industrie agro-alimentaire (boissons sucrées notamment) est l’un des plus dangereux. En effet, la surconsommation de fructose conduit à une accumulation de graisses dans les cellules du foie, conduisant à un désordre métabolique appelé stéatose hépatique, ou foie gras. Si la surcharge en graisses se poursuit, la stéatose peut évoluer après plusieurs années en cirrhose, avec un risque de cancer du foie. Ainsi, comprendre comment réduire l’impact de la consommation de fructose sur la santé du foie est primordial. En dehors des périodes de repas, l’intestin est capable de produire du sucre (glucose). Ce glucose spécifique, produit en très petites quantités n’est pas nocif pour l’organisme. A l’inverse, il joue un rôle de molécule signal capable d’informer certaines régions clé du cerveau ; Ainsi il exerce des effets bénéfiques anti-obésité, anti-diabète et anti-stéatose hépatique (foie gras). On sait maintenant que l’activation génétique de la production intestinale de glucose protège des troubles induits par une alimentation trop riche en graisses et en sucres. Et à l’inverse, l’absence de production intestinale de glucose favorise l’apparition de ces troubles, malgré une alimentation saine. Ce projet vise à déterminer si la production intestinale de glucose est capable d’éviter ou de diminuer l’apparition d’un foie gras lors d’une consommation excessive de fructose associée ou non à une alimentation trop riche en graisses. Pour cela, nous allons étudier des souris normales et des souris génétiquement modifiées chez lesquelles l’intestin ne permet pas de produire du glucose ou bien au contraire d’en produire davantage par rapport aux souris normales. Chez ces souris, nous étudierons les effets d’une surconsommation de fructose. Les souris recevront du fructose dans l’eau de boisson ou une alimentation riche en graisses pendant au maximum 16 semaines. La prise de poids sera suivie toutes les semaines. Après 16semaines, les souris seront mises à jeun puis les taux de sucre et de graisses sanguins seront mesurés. Nous évaluerons le niveau de stéatose hépatique (foie gras).

Bénéfices attendus

La prévention et le traitement de l’obésité et de ses complications est un enjeu majeur de santé publique, et une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu est nécessaire. Une consommation excessive de fructose (retrouvé notamment dans les boissons sucrées), est extrêmement néfaste puisque cela conduit à l’accumulation de graisses dans les cellules du foie. En effet, avec un fort pouvoir sucrant à moindre coût, le fructose est de plus en plus utilisé par les industriels et ses effets néfastes sur le corps sont de plus en plus décrits. A l’inverse des sucres issus de l’alimentation, le sucre produit par l’intestin est bénéfique puisqu’il est capable de diminuer l’obésité, le diabète et l’accumulation de graisses dans le foie induits par une alimentaire trop riche en graisses et en sucres. Ce projet a pour but de déterminer si la production de glucose par l’intestin pourrait protéger des effets néfastes de la consommation de fructose sur le foie. Ce projet permettra alors d’élargir encore un peu plus le spectre des effets bénéfiques de la production de sucre par l’intestin, et de pouvoir la proposer comme cible thérapeutique intéressante contre l’obésité et ses complications. Par ailleurs, ce projet permettra pour la première fois de déterminer s’il existe des différences entre les mâles et les femelles en ce qui concerne les effets la production intestinale de sucre ou du fructose sur la stéatose hépatique.

Procédures

- Le projet comporte une partie d’élevage des souris génétiquement modifiées. Par conséquent, il comporte des interventions à visée de génotypage. Ainsi, une biopsie de tissu (geste réalisé en quelques secondes) sera réalisée pour vérifier la modification génétique. - Les souris recevront des injections pendant 5 jour consécutifs. Ce geste est réalisé en quelques secondes. - Les souris recevront pendant 16 semaines, soit une alimentation standard ou une alimentation riche en graisses avec de l’eau normale, soit de l’eau contenant du fructose dans le biberon. - Les souris seront pesées toutes les semaines (geste réalisé en quelques secondes), et la consommation de boisson mesurée 2 fois par semaines. - Après 16 semaines de traitement, une mesure du taux de sucre dans le sang (glycémie à partir d’une goutte de sang et un glucomètre ; réalisé en quelques secondes) et un prélèvement de sang terminal et seront réalisés (en quelques secondes). Cela sera réalisé après une mise à jeun de 6h. - Enfin, les animaux seront mis à mort par une méthode respectant l’éthique animale, afin de prélever leurs organes (dont le foie pour analyser sa teneur en lipides).

Impact sur les animaux

- Après 16 semaines de régime riche en graisses et/ou avec du fructose dans l’eau de boisson, les souris devraient être en surpoids, pré-diabétiques et avec un foie plus gras que celui des souris normales (mais sans impact sur leur mobilité). Dans cette étude, elles seront étudiées à un stade précoce du développement de l’obésité afin de limiter les complications liées à ces maladies. - Lors de la mise à jeun précédent la mise à mort (6h), l’ensemble des souris sont capables de maintenir une glycémie normale pendant ce temps court, ainsi aucun dommage supplémentaire n’est attendu chez les souris génétiquement modifiées par rapport aux souris normales. - Les souris sans production de sucre par l’intestin présentent un phénotype anxieux léger. Néanmoins, les conditions d’hébergement en milieu enrichi (nid, maison pour se cacher) sont suffisantes pour atténuer leur anxiété.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort par une méthode éthiquement autorisée pour prélèvement du sang et de différents tissus. Des études moléculaires, histologiques et biochimiques seront réalisées afin d’évaluer l’impact de la production intestinale de sucre sur les effets du fructose et/ou du régime riche en graisses sur l’accumulation de graisses dans le foie. Des tissus non nécessaires à ce projet seront également prélevés afin de constituer une banque de tissus qui permettra à l’avenir de réduire le recours à des animaux supplémentaires.

Remplacement

Cette étude nécessite l’utilisation de modèles animaux puisque la pathologie étudiée, la stéatose hépatique, influence l’ensemble du métabolisme de l’organisme et implique des dialogues entre organes. De plus, le fructose est d’abord transformé par l’intestin en lipides (graisses), susceptibles de s’accumuler ensuite dans le foie. Le second site de transformation du fructose en lipides (graisses) est le foie. Ainsi, puisqu’elle implique de nombreux organes (et une communication entre eux), notre étude nécessite l’utilisation d’animaux. A l’issu des procédures, différents tissus non directement nécessaires à ce projet seront prélevés pour constituer une banque de tissus, commune au laboratoire et utilisable à l’avenir pour certaines analyses moléculaires sans nécessité d’animaux supplémentaires.

Réduction

Le nombre de souris a été calculé au plus juste à partir des connaissances des modèles animaux et du métabolisme glucidique, mais aussi des résultats d’études précédentes. Ce nombre a été établi sur différents paramètres : La taille de l’effet, la puissance statistique ainsi que la variabilité entre les individus. Les années de pratique du laboratoire et du personnel qualifié nous ont permis de standardiser nos expérimentations le plus possible afin de diminuer les sources extérieures de variabilité inter-individus. Les modèles génétiquement modifiés nécessaires à ce projet sont conçus de telle sorte qu’ils permettent de produire à la fois des souris dont la PIG est réduite ou augmentée, et des souris témoins. Ainsi, l’utilisation des souris témoins issues de ces reproductions limite le recours à d’autres animaux, non génétiquement modifiés. De plus, afin de limiter la génération de souris avec un phénotype dommageable anxieux léger, le mâle ne sera pas constamment hébergé avec les femelles. Ceci évite ainsi une production en continu et permet d’obtenir un maximum d’animaux du même âge. De plus, un seul mâle sera nécessaire pour 2 cages de reproductions (contenant chacune 2 femelles). Enfin, les lots seront traités successivement afin de réduire le nombre de géniteurs nécessaires à l’obtention des groupes expérimentaux. Nous avons fait le choix ici d’étudier les mâles et les femelles afin de déterminer s’il existe une différence mâles/femelles des effets de la PIG et/ou du fructose sur la stéatose hépatique. Ainsi, si aucune différence n’est observée entre les sexes, les mâles et les femelles pourrons à l’avenir être regroupés dans des mêmes groupes expérimentaux, indépendamment du sexe. A la fin des procédures, les animaux seront mis à mort afin de prélever différents tissus à analyser, mais également de nombreux autres tissus pour constituer une banque de tissus commune au laboratoire et utilisable à l’avenir pour certaines analyses moléculaires sans animaux supplémentaires.

Raffinement

D’après notre expérience, dans les conditions d’hébergement respectant la réglementation (en groupe et avec de l’enrichissement) aucun phénotype dommageable n’est observé chez les souris incapables de produire du glucose dans l’intestin. Cependant, une attention particulière sera portée sur toute manifestation de stress pour l’ensemble des animaux. Pour limiter leur stress, les animaux seront manipulés régulièrement par les personnes en charge des procédures expérimentales. Ils seront observés quotidiennement (état du pelage, mouvements/posture, morsures...) et pesés chaque semaine pour suivre leur prise de poids. L’échelle de grimace des souris sera utilisée quotidiennement pour nous aider à évaluer le bien-être des souris. En cas de petites plaies causées par les souris, une crème aux propriétés cicatrisantes et antiseptiques sera systématiquement appliquée par les zootechniciens. Nous aurons recours à des points limites définis et précoces. Plus précisément, nous serons attentifs au comportement, à l’apparence, et au poids de l’ensemble des souris. En cas d’atteinte d’un point limite, les souris pourront être mises à mort selon les méthodes autorisées par la législation si aucun moyen de traitement ou de prévention n’a été efficace. Les modèles génétiquement modifiés nécessaires à ce projet sont conçus de telle sorte qu’ils permettent de produire à la fois des souris dont la production intestinale de glucose/sucre est réduite ou augmentée, et des souris témoins. Ainsi, les souris témoins utilisées seront des souris issues des mêmes portées que les souris transgéniques, mais avec une production intestinale de glucose/sucre non modifiée. Ainsi, cela permet de maintenir l’ensemble des individus de la même portée, tout en s’affranchissant d’un éventuel effet cage lors de la mise en place des régimes. De plus, les cages seront séparées en fonction de leur traitement (en fonction de l’alimentation et s’ils ont du fructose dans le biberon).

Choix des espèces

Les effets de la production intestinale de glucose (sucre) sur le métabolisme glucidique et énergétique ont été étudiés chez les rongeurs. Les études réalisées sur des vertébrés inférieurs, tels que le poisson, montrent que les régulations observées ne sont pas les mêmes que les mammifères. Nos études sont réalisées afin de fournir des bases fondamentales à la recherche clinique humaine. Nous souhaitons donc réaliser nos expériences avec des modèles animaux dont les systèmes de régulation sont semblables à l’Homme. Ainsi, le modèle murin est compatible avec notre étude en raison de la disponibilité des souris génétiquement modifiées et des nombreux outils d’analyse. De plus, les phénotypes des souris utilisées dans ce projet ont été largement caractérisés. L’invalidation de la production intestinale de glucose sera faite à l’âge de 7 semaine (chez les souris témoins également) et les différents traitements commenceront 5 semaines après, soit à l’âge de 12 semaines. Ce temps de latence de 5 semaines permet une disparition complète des modifications du métabolisme induits par la molécule injectée. Afin de conserver les mêmes conditions expérimentales dans toute notre étude, les animaux n’ayant pas besoin de cette injection pour activer la production intestinale de glucose seront étudiés au même âge, soit 12 semaines. Par ailleurs, les résultats décrit dans la littérature ne proviennent que de souris mâles. Notre objectif est d’approfondir ces résultats mais également d’étudier si nous observons les mêmes résultats chez les femelles. Nous utiliserons donc à la fois des souris mâles et femelles.

Capturées au verveux, anesthésiées cinq à dix minutes, incisées au scalpel pour recevoir dans l'abdomen une puce RFID de 23 millimètres, 4 000 anguilles argentées passent ensuite une heure et demie en bac d'observation avant d'être remises à l'eau. Les procédures sont déclarées d'un niveau de souffrance modéré. Le porteur liste parmi les atteintes possibles la perte de mucus et d'écailles, le saignement, la perforation de l'intestin et d'autres organes, puis note que le poisson "retrouve très rapidement un comportement de nage normal". Classée en danger critique d'extinction, l'anguille européenne est ici marquée par milliers pour mesurer ce qui entrave son retour en mer, chaque individu étant relâché à proximité immédiate de son lieu de capture.

Objectifs

Dans le but de mieux connaître et gérer la population d’Anguille du complexe lagunaire Vaccarès, l'étude vise à : (1) Estimer le taux d’échappement des anguilles argentées à l’échelle du delta de Camargue, (2) Caractériser les facteurs influençant l’échappement, (3) Identifier les points de pression pouvant entraver les déplacements migratoires des anguilles et mesurer l’impact des futures mesures de restauration de la continuité écologique sur les ouvrages connectés à la mer. Les anguilles argentées sont des anguilles qui ont atteint un stade de maturité sexuelle qui les conduit à adopter un comportement de migration vers la mer pour se reproduire.

Bénéfices attendus

Une meilleure connaissance du comportement des anguilles qui cherchent à rejoindre la mer. Une meilleure connaissance des pressions pouvant entraver leur migration permettrait d'engager des mesures de gestion afin de faciliter voire améliorer les possibilités de retour en mer pour cette espèce classée en Danger critique d'extinction.

Procédures

Sédation/anesthésie profonde (5-10 minutes), puis implantation d'une puce RFID de 23 mm en intrapéritonéal (environ 1 minute) par incision au scalpel, suivi d'un réveil et de la remise en contact avec les congénères dans un bac de stabulation (environ 1h30 en observation), relâcher dans le milieu naturel

Impact sur les animaux

stress et changement de comportement. Nuisance induite par l'anesthésie: répulsion Nuisance induite par la manipulation et la biométrie : stress des individus, perte de mucus, perte d'écailles, éblouissement, dessication Nuisances induites par le marquage : saignement léger lors de l'injection, perte intégrité cutanée, perforation intestinale et d'autres organes / stress et douleur/gêne post-opératoire de courte durée (le poisson retrouve très rapidement un comportement de nage normal).

Devenir

Toutes les anguilles capturées sont relâchées dans le milieu naturel, à proximité immédiate de leur lieu de capture.

Remplacement

L'étude vise à étudier le comportement d'individus sauvages dans leur milieu naturel. De plus, l'Anguille est le seul migrateur amphihalin à se reproduire en mer. Il n'est donc pas possible de remplacer cette espèce par une autre.

Réduction

Le marquage a été limité à 1000 individus maximum par an. Toutefois les deux premières années sont expérimentales. Le marquage est limité à 500 individus par an sur ces deux années. Cette approche semble être cohérente en lien avec les premiers retours d'expérience d'échantillonnages réalisés en Camargue et permettra d'obtenir des données fiables quant à l'échappement des individus vers la mer. Selon le Retour d'expérience des deux premières années, nous nous autoriserons de porter le marquage à 1000 anguilles par an.

Raffinement

Le projet prévoit de capturer les anguilles au verveux car c'est la technique la plus à même de maintenir les anguilles vivantes et dans un bon état. Les anguilles de moins de 30g seront triées à l'oeil afin d'éviter de les anesthésier. Avant et après le marquage, de l'enrichissement est proposé aux animaux pour limiter leur stress durant la stabulation et l'anesthésie (blocs pour se cacher, recouvrement des bacs pour un maintien dans l'obscurité, nombre d'individus limité à 5 anguilles par bac, contrôle de la température de l'eau, changement de l'eau du bac si la température augmente de plus de 2°C). Le marquage est réalisé uniquement pour les anguilles en stades ultimes de développement. Il est réalisé avec des petites marque pit Tag de 23mm. La taille de la marque est donc réduite au maximum pour pouvoir procéder à un suivi long terme et limiter au maximum l'aspect intrusif de la méthode. Le marquage est réalisé au mois de septembre /octobre pour optimiser les chances de captures d'individus argentés et éviter les fortes températures estivales. Le marquage, comparable à celui effectué pour l'identification des animaux domestiques, n'a pas d'effet néfaste à long terme sur la santé des animaux. Le marquage est réalisé sur une mousse polyuréthane humide en V afin de bien figer l'anguille au moment de l'injection du Pit Tag. Avant le marquage, les anguilles se verront administrer un analgésiant pour limiter la douleur (lidocaine 1mg/kg dans la zone d'incision, diluée au quart dans du chlorure de sodium). Les anguilles sont transportées à l'aide d'une barque puis relâchées dans un endroit suffisamment profond de l'étang pour éviter la prédation aviaire. Le suivi est principalement réalisé avec des antennes fixes pour éviter d'ajouter des campagnes de recaptures au verveux.

Choix des espèces

L'Anguille européenne est le seul migrateur amphihalin dont la reproduction se déroule en mer. Les modalités de retour en mer pour les individus présents dans la lagune du Vaccarès sont mal connues. Les échanges mer/lagunes sont très limités et gérés au travers du Grau de la Fourcade. Une passe à poissons doit y être construite en 2025 2026. Elle ne sera pas tout le temps ouverte pour éviter les entrées d'eau de mer dans la lagune. Les modalités de gestion de cette passe à poissons nécessite de connaitre les périodes clés de migration de l'Anguille qui est l'espèce cible. Les antennes RFID qui seront installées au niveau des Graus dans le cadre de ce projet permettront de détecter les dates de passages et donc les périodes de migration. Les anguilles marquées sont des individus de type "anguilles argentées" (stades FIV = femelles stade 4 et FV = femelles stade 5 / MD (mâles Dévalants)). Ces stades sont des morphotypes plus ou moins agés, qui correspondent aux stades ultimes de migration en lien avec la maturation des gonades. Il s'agit d'individus théoriquement en migration active pour aller se reproduire en mer. Cette classification des individus a été proposée par la chercheuse Caroline Durif en 2009 : DURIF C., GUIBERT A., ELIE P., 2009b. Morphological Discrimination of the Silvering Stages of the European Eel., American Fisheries Society Symposium, 58:103-111.

12 788 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. 11 088 subissent une biopsie de la queue, 4 808 une injection dans le sinus rétro-orbital, 12 588 reçoivent un composé pharmacologique par l'eau de boisson jusqu'à quatre mois d'affilée, et 6 336 passent des tests cognitifs nommés, actimétrie, labyrinthe en Y et labyrinthe de Barnes. Ces souris portent des modifications génétiques qui reproduisent les lésions de la maladie d'Alzheimer, que le porteur décrit pourtant comme dépourvues de "phénotype dommageable". Aucun calcul ne vient soutenir ces effectifs, le RNT indiquant seulement que le nombre a été "réduit au maximum" pour cinq familles de composés brevetés par l'équipe.

Objectifs

L’objectif général de notre projet consiste à comprendre le mode d’action, a découvrir la cible et à optimiser l'effet thérapeutique de 5 familles de composés pharmacologiques innovants, brevetées par notre équipe, dans la physiopathologie de la maladie d’Alzheimer (MA). Cette maladie neurodégénérative liée à l’âge, est caractérisée par la présence de deux types de lésions neuropathologiques cérébrales particulières: les dépôts amyloïdes, constitués de peptides amyloïdes et les dégénérescences neurofibrillaires (DNF), qui résultent de l’agrégation de protéines microtubulaires Tau anormalement phosphorylées. Nos composés se différencient des molécules développées jusqu’à présent par un mécanisme d’action qui s'adresse à ces deux caractéristiques de la maladie. L’étude de l'action de nos composés sur les deux processus lésionnels, la neuroinflammation et les fonctions cognitives de la MA nécessite l’utilisation de modèles intégrés. Elle ne peut pas être abordée sur d’autres systèmes biologiques. Nos composés pharmacologiques ont fait l'objet de nombreuses études in vitro préalables aux analyses in vivo. Une première étape a permis d'éliminer les composés présentant de la toxicité cellulaire. Les composés sélectionnés ont ensuite été caractérisés en fonction de leurs capacités à inhiber l'expression et la phosphorylation de la protéine Tau sur ses sites pathologiques et à inhiber la voie amyloïdogénique dans des modèles cellulaires caractérisés. Le chef de file de chacune des 5 familles a été sélectionné. Leur effet thérapeutique doit maintenant être analysé par des approches intégratives dans des modèles expérimentaux reproduisant soit les altérations de la protéine Tau, soit les lésions amyloïdes. La cible thérapeutique sera également validée in vivo après identification dans nos modèles cellulaires. Ainsi, l'efficacité et la sélectivité de nos candidats médicaments sera renforcée. Les résultats obtenus grâce à nos modèles expérimentaux constituent une étape essentielle et préalable à la translation vers le patient sur le plan thérapeutique, mais également sur le plan diagnostic. Notre stratégie expérimentale a déjà fait ses preuves par le passé. Elle a permis le développement d’une start-up et la mise en place d’essais cliniques. Ainsi, notre projet permet de lever des interrogations fondamentales quant aux processus mis en jeu dans la MA, mais il répond également à des besoins cliniques en termes de thérapeutique.

Bénéfices attendus

Ce projet combine des approches expérimentales pré-cliniques indispensables à la validation des effets bénéfiques de composés innovants. Il permet de disséquer les mécanismes lésionnels et les fonctions cognitives, de comprendre le mode d’action de nos composés et d’optimiser leur structure chimique. L’originalité de ce projet repose sur une action originale de nos composés, à la croisée des voies induisant les altérations de la protéine Tau et les lésions amyloïdes. Les pathologies liées à la neurodégénérescence ne bénéficient, à l’heure actuelle, d’aucun traitement permettant de ralentir ou stopper la maladie. Elles touchent plusieurs dizaines de millions de personnes dans le monde. Nous bénéficions du soutient de la SATT et d’Inserm Transfert pour la valorisation et la protection de nos résultats. A plus long terme, nos données pourront implémenter les approches cliniques existantes et susciter des essais cliniques ultérieurs.

Procédures

11088 animaux subiront une biopsie de la queue pour le génotypage. 4808 animaux subiront une administration intraveineuse rapide et unique dans le sinus retro-orbital. 12588 feront l’objet d’une administration de composé pharmacologique. Les molécules seront préférentiellement administrées via l’eau de boisson (composés solubles dans l'eau), pendant 4 mois maximum. Alternativement, les composés pourront être administrés par voie orale ou par voie intra-péritonéale (administration journalière, 100 à 150 µL). Les animaux seront alors traités pendant 1 mois maximum. En dernier recours, si une administration par voie intra-veineuse devait être réalisée, une seule injection sera réalisée (100 µL max). Les fonctions cognitives seront étudiées sur 6336 animaux grâce à des tests comportementaux afin d’étudier les effets des composés sur les déficits cognitifs associés à la pathologie. La motricité globale des individus est analysée par un test d’actimétrie. La mémoire spatiale à court terme est évaluée par le test du labyrinthe en Y. La mémoire à long terme est évaluée par le test du labyrinthe de Barnes.

Impact sur les animaux

Les nuisances ou effets indésirables consistent aux douleurs associées à la réalisation de la biopsie de la queue ou à la douleur au point d'injection lors des administrations. Il peut également y avoir un impact oculaire suite aux injections retro-orbitaires. Ces nuisances possibles seront prises en charge de manière adéquate.

Devenir

Tous les animaux sont mis à mort au point d’analyse final. Des études histochimiques, moléculaires et biochimiques seront réalisées sur les échantillons de cerveaux afin d’analyser les modulations des caractéristiques physiopathologiques spécifiques aux modèles.

Remplacement

Ce projet combine des approches expérimentales pré-cliniques, indispensables à la validation des effets bénéfiques de composés innovants. Les résultats obtenus grace à nos modèles expérimentaux consituent une étape essentielle et préalable à la translation vers le patient sur le plan thérapeutique, mais également sur le plan diagnostic. Notre équipe de recherche a recours à des systèmes biologiques alternatifs aux modèles animaux (techniques de biologie moléculaire et cellulaire) préalablement à l’étude de l’impact des composés sur les deux processus lesionnels, la neuroinflammation et les fonctions cognitives de la maladie d'Alzheimer qui ne peuvent être abordés sans l’utilisation de modèles intégrés.

Réduction

Notre plan d’expériences permettra de limiter le nombre d’individus au maximum. Une première procédure permettra définir deux concentrations, ainsi qu’un protocole d’administration et un schéma thérapeutique optimaux pour chaque des chefs de file de chacune des 5 familles de candidats médicaments. Les données récoltées seront exploitées et maximisées pour chaque individu afin de limiter ou d’éviter l’utilisation subséquante d’animaux supplémentaires. Pour chacun des groupes d’individus, le nombre a été réduit au maximum tout en permettantl’obtention de résultats robustes (différences statistiquement observables).

Raffinement

Les modèles expérimentaux sont maitrisés par notre équipe et répandu dans les laboratoires étudiants les mécanismes lésionnels et les fonctions cognitives dans la maladie d'Alzheimer. Les points d’analyses nécessitant une mise à mort ont été clairement définis grâce à la bibliographie. Les animaux seront hébergés en groupe. Des éléments d’enrichissement du milieu seront disposés dans chaque cage. Un suivi hebdomadaire des paramètres macroscopiques comportementaux (prostration, isolement, douleur, souffrance, angoisse ou dommage durable) sera réalisé, en lien avec le personnel animalier. Toute modification de comportement sera prise en charge par des approches appropriées. Les signes de souffrance seront recherchés de manière active, en lien la personne en charge du suivi du bien-être animal (SBEA). Les animaux présentant un des points limites spécifiés dans chacune des procédures seront mis à mort dans une salle dédiée.

Choix des espèces

Dans notre étude, nous utilisons des souris de fond génétique C57BL/6J et génétiquement modifiées. Les modèles utilisés ne présentent pas de phénotype domageable. Ils reproduisent les altérations de la protéine Tau (modèle THY-Tau22) ou les lésions amyéloïdes (modèle APP/PS1) observées lors de la maladie d'Alzheimer et permettent d’étudier les mécanismes pathologiques et l’impact de nos candidats médicaments sur le processus lesionnels et les fonctions cognitives par des approches intégratives et complémentaires (transcriptomique, protéomique, étude du comportement, histochimie). Nos traitements, à visée curative, sont donc administrés à des animaux agès de 6 mois, période à partir de laquelle la pathologie est avérée. Dans les procédures qui nous permettront de valider notre cible thérapeutique, d’étudier son impact sur le developpement de la maladie et les concéquences de sa modulation, la surexpression ou l’inhibition de l’expression de cette cible sera réalisée grace à un protocole utilisé classiquement par les équipes de recherche, consistant à une injection unique d’un vecteur chez de jeunes animaux.

Une trentaine de minutes de chirurgie crânienne, répétée trois mois plus tard pour près de la moitié d'entre elles, puis six séries de tests moteurs étalées sur un an. 195 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des fibrilles d'alpha-synucléine leur sont injectées dans le cerveau pour y provoquer une maladie de Parkinson, avec ralentissement des mouvements et perte d'équilibre attendus trois à six mois plus tard chez les souris non traitées. Le porteur nomme les tests, rotarod pour la coordination, épreuve de balance, mesure de force musculaire, et retient la souris parce que son petit cerveau favorise la diffusion des fibrilles, avec des animaux inoculés à 12 mois et suivis jusqu'à 24 mois pour reproduire l'âge tardif de la maladie humaine.

Objectifs

Notre objectif est d’évaluer l’effet thérapeutique d’un vecteur viral de type adénovirus (AAV) dans le cadre d’un projet de thérapie génique ciblant la maladie de Parkinson, en utilisant un modèle de souris âgées de plus de 12 mois atteintes de la maladie de Parkinson. Les vecteurs virus adéno-associé recombinants (rAAV) ont récemment montré des résultats encourageants pour le traitement de maladies génétiques. La thérapie génique par vecteurs AAV est en plein développement dans plusieurs maladies humaines, notamment dans certaines affections neurologiques. La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative sévère caractérisée par la mort d’un certain type de neurones (dopaminergiques) et dont la fréquence augmente chez des personnes de plus de 60 ans. Cette affection provoque des difficultés motrices importantes voire invalidantes. Même s’il existe des traitements qui peuvent améliorer les symptômes, il n’existe pas à ce jour de traitement curatif de la pathologie. L’accumulation dans certains neurones d’agrégats de protéines composés d’alpha-synucléine est un mécanisme central de la maladie humaine qui conduit à la mort des neurones. Pour mettre au point une thérapie génique innovante, notre objectif est de créer un modèle d’étude de la maladie pertinent, pour cela nous utiliserons le modèle souris, dans lequel nous inoculerons des agrégats (fibrilles) d’alpha-synucléine dans le cerveau. Deux études ont déjà pré-établi la faisabilité de ce type de modélisation. Pour mimer la phase la plus sévère de la maladie, nous devrons recréer les conditions pathologiques chez des souris assez âgées. Nous inoculerons donc les fibrilles chez des souris âgées de 12 mois, pour mimer l’âge tardif de survenue chez l’homme. Nous étudierons les effets de transfert des gènes thérapeutiques introduits via des vecteurs viraux dans le cerveau de ces souris, pour contrecarrer les mécanismes de la maladie. La mise en évidence d’un effet bénéfique de la thérapie génique sur les paramètres pathologiques, cliniques, cellulaires et biochimiques, des souris-modèles ouvrirait une possibilité nouvelle de traitement chez l’homme. En résumé, l’objectif du projet est d’établir un modèle préclinique pour tester un nouveau vecteur de thérapie génique, constituant ainsi la première étape d’une démarche translationnelle en direction de la maladie humaine. Cette démarche nécessite l’établissement d’une preuve de concept thérapeutique dans l’espèce souris.

Bénéfices attendus

La thérapie génique par vecteurs AAV est en plein développement dans plusieurs maladies humaines, notamment dans certaines affections neurologiques. Elle s’appuie sur une dizaine d’années d’essais chez l’homme (plus de 2000 patients, atteints de diverses maladies, ont reçu des vecteurs AAV). Elle est considérée comme un des principaux espoirs de traitement curatif, à condition de prouver ses effets, dans un premier temps, dans des modèles animaux pertinents. La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative sévère dont la fréquence augmente chez les personnes de plus de 60 ans. Elle n’a pas de traitement curatif et son évolution est invalidante. Cette maladie est caractérisée par la mort de neurones dopaminergiques entraînée par l’accumulation anormale d’agrégats de protéines riches en alpha-synucléine (une protéine présente normalement sous forme non agrégée dans les neurones). Pour tester un traitement innovant notre objectif est de créer un modèle d’étude pertinent de la maladie chez la souris, en inoculant des fibrilles d’alpha-synucléine dans le cerveau. La mise en évidence d’un effet bénéfique de la thérapie génique dans notre modèle ouvrirait une possibilité nouvelle de traitement applicable à l’homme.

Procédures

Chirurgie : Préparation de l’acte chirurgical et de l’anesthésie -Durée : 30 minutes -1 fois pour 90 souris -2 fois pour 90 souris à 3 mois d’intervalle Acte chirurgical : injection de fibrilles et/ou de vecteur thérapeutique et/ou d’une solution saline -Durée : 30 minutes -1 fois pour 90 souris -2 fois pour 90 souris à 3 mois d’intervalle Habituation à l’expérimentateur : 3 minutes par souris et par jour, durant 5 jours consécutifs Tous les 2 mois, 6 fois au total Tests comportementaux : Trois types de tests comportementaux seront réalisés tous les 2 mois après l’injection de fibrilles sur afin d’évaluer la balance, la coordination et la force musculaire de l’ensemble des animaux. Ces tests vont permettre d’étudier les effets du traitement par transfert de gène thérapeutique dans le cerveau des souris pour contrecarrer les mécanismes de la maladie de Parkinson. Test 1 : test de coordination Durée : 20 minutes/jour cad 4 passages d’environ 5 minutes max sur le rotarod avec 1 heure de repos entre chaque passage. Répétition : 3 jours consécutifs Test 2 : test de balance Durée : 20 minutes par jour Répétition : 4 jours consécutifs Test 3 : test de force musculaire Durée : 15 minutes Répétition : 3 jours consécutifs Ces trois types de tests seront réalisés au total 6 fois au maximum pour tous les animaux.

Impact sur les animaux

Les complications liées à aux chirurgies sont rares mais peuvent entrainer : - une altération grave du comportement, - des séquelles de traumatisme non-résolues par traitement, - un incident d’anesthésie avec séquelles (troubles respiratoires, fausse déglutition), - une hémorragie sévère en cours de chirurgie, - une perte de poids au cours de la semaine suivant l’intervention. L’injection de fibrilles d’alpha-synucléine entrainera un développement progressif de la maladie de Parkinson qui se traduira par des déficits moteurs (ralentissement des mouvements, perte d’équilibre). Ces symptômes devraient apparaitre environ 3 à 6 mois après l’injection de fibrilles dans le groupe des souris non traitées par vecteur thérapeutique. Une perte de poids peut en découler.

Devenir

A la fin de l’étude, tous les animaux seront euthanasiés. Le but est de prélever les organes post-mortem des animaux, et d'effectuer des analyses biomoléculaires et histologiques. Les cerveaux et les foies de ces animaux seront prélevés. Le but est de regarder l’effet des vecteurs thérapeutiques sur les marqueurs de la maladie de Parkinson.

Remplacement

Toutes les constructions génétiques (vecteurs viraux) utilisées seront caractérisées in vitro avant leur utilisation chez l’animal. Des études in vitro sur des cultures de cellules ont déjà été menées. Cependant, elles ne nous permettent pas d’évaluer l’efficacité des constructions génétiques pour corriger les manifestations cliniques de la maladie à l’échelle de l’organisme entier.

Réduction

La constitution des groupes est basée sur notre expérience et le type d’analyses réalisées nous permettant d’obtenir des données statistiquement significatives pour évaluer l’effet thérapeutique du traitement. Nous avons effectué une large recherche bibliographique afin de nous assurer de ne pas dupliquer des protocoles expérimentaux déjà réalisés. Cette recherche bibliographique nous a permis d'optimiser nos procédures et le nombre d'animaux à utiliser afin d'obtenir des résultats statistiques exploitables, robustes et valables. Les effectifs prévus ont été réduits au maximum. Ce nombre, validé par le un logiciel spécialisé, permettra de fournir un résultat fiable et statistiquement analysable pour chaque sous-groupe.

Raffinement

Pour l'administration des fibrilles et du vecteur thérapeutique, des protocoles anesthésiques et analgésiques adaptés seront mis en place selon la procédure. Nous surveillerons l’état de santé des souris tout au long de l’expérience, et de manière accrue en post-opératoire. Cela permettra une intervention immédiate et de appropriée si des signes de souffrance apparaissent et les points limites sont atteints. Tout au long de l’expérience un suivi précis des souris sera mis en place : pesées et observations hebdomadaires des animaux. L'application de critères de points limites permettra de veiller au bien-être des animaux. Afin de suivre l’apparition des signes cliniques de la maladie de Parkinson et d’évaluer l’effet du vecteur thérapeutique sur la maladie, un suivi précis des animaux sera mis en place à + 2 mois post-opératoire, âge à partir duquel les premiers signes cliniques de la maladie de Parkinson devraient apparaître : mise en place de tests de comportement tous les 2 mois afin de suivre une éventuelle modification du comportement de l’animal et le développement de déficits moteurs. Les souris seront habituées progressivement aux protocoles comportementaux et aux examinateurs. Cela permettra d’avoir un suivi régulier et proche des animaux. Enfin, nous assurerons le bien-être des animaux tout au long de l’expérimentation en limitant leur angoisse grâce au suivi des conditions d’hébergement, et d’utilisation de cages proposant un environnement riche.

Choix des espèces

Le choix de la souris comme espèce d’étude préclinique a plusieurs justifications : - l’établissement d’un modèle original chez la souris de la maladie de Parkinson à un stade avancé permettra des études des mécanismes de la maladie et permettra également de tester des traitements ; - l’existence de modèles souris de maladie peu sévère basés sur l’inoculation de fibrilles établit la faisabilité de notre projet ; - la grande majorité des études de thérapie génique commence dans un modèle de souris pathologique, et selon les résultats peut se déployer secondairement chez le primate ; - la petite taille du cerveau de souris est propice à la diffusion étendue des fibrilles, ainsi qu’à la diffusion du vecteur thérapeutique à partir de son point d’injection ; - la maitrise par notre équipe des tests moteurs chez la souris permet une étude fine des défauts neurologiques. Nous avons déjà testé des vecteurs comparables dans des souris modèles d’autres maladies. Nous utiliserons des souris âgées de 12 mois au moment de l’injection des fibrilles accompagnée ou non d’une injection de vecteur thérapeutique. Cela permettra de mimer l’âge avancé de la maladie humaine. Le comportement de ces souris sera étudié entre l’âge de 14 et 24 mois.