Procédures modérées

260 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent l'ablation chirurgicale de la quasi-totalité des reins en deux opérations pour induire une maladie rénale chronique, puis des tests de tolérance au glucose et à l'insuline avec prélèvements sanguins répétés, pour évaluer un probiotique. Le porteur indique une mortalité chirurgicale de moins de 5% et prévoit la mise à mort en cas de glycémie hors seuil. Les retombées cliniques, un éventuel "essai thérapeutique chez l'homme", restent conditionnées à des résultats positifs.

Objectifs

La maladie rénale chronique est un enjeu de santé publique majeur compte tenu de sa fréquence en constante augmentation et de ses conséquences en termes de décès. Elle est caractérisée par une diminution du fonctionnement des reins responsable de l’accumulation de déchets que le rein ne peut plus éliminer. Ces déchets sont appelés toxines urémiques et sont responsable d’une perturbation de la glycémie et de la progression de la maladie rénale. Le microbiote intestinal (bactéries de l’intestin) est responsable de la production de ces toxines urémiques issues de la dégradation des protéines de l’alimentation. Ainsi, la modulation du microbiote intestinal semble être une nouvelle stratégie thérapeutique pour réduire la production des toxines urémiques en plus des régimes pauvre en protéines proposés aux patients ayant une maladie rénale. Cependant réduire les protéines peut exposer les patients à un risque de dénutrition sévère et à des retards de croissance chez l’enfant. Les probiotiques qui sont des bactéries vivantes peuvent avoir un intérêt dans la maladie rénale en améliorant la composition du microbiote. Certains probiotiques semblent particulièrement intéressant. Par exemple, le probiotique Lactobacillus plantarum peut stimuler la croissance de souris juvéniles en condition de dénutrition. L’objectif de cette étude est d’étudier l’effet du probiotique Lactoplantibacille plantarum chez des souris ayant une maladie rénale chronique induite par chirurgie (ablation des 5/6èmes de reins, provoquant une maladie rénale chronique modérée) sous une alimentation pauvre en protéines chez des souris en croissance (souris jeunes) et chez des souris âgées. Nous cherchons à étudier l’impact de ce probiotique en particulier sur la croissance, la régulation de la glycémie, la fonction rénale et l’accumulation des toxines urémiques.

Bénéfices attendus

Cette étude nous permettra de mieux comprendre le rôle du microbiote intestinal dans la progression de la maladie rénale chronique, la production des déchets urémiques et leurs conséquences néfastes. Cela nous permettra de mieux définir si l’ajout d’un probiotique qui stimule la croissance et l’hormone de croissance, pourrait en plus de la modulation du microbiote lutter contre les effets délétères des régimes pauvre en protéines chez l’enfant et l’adulte. Si les résultats sont positifs, ce projet pourra faire l’objet d’un essai thérapeutique chez l’homme ayant une maladie rénale chronique.

Procédures

Le modèle de maladie rénale chronique sera induit par ablation chirurgicale des 2/3 du rein droit puis de la totalité du rein gauche 1 semaine plus tard. Chacune de ces opérations sera réalisée sous anesthésie générale et antalgie efficace. Le traitement antalgique sera poursuivi de façon systématique pendant 48 heures. Les chirurgies seront réalisées en conditions stérile et les souris seront installés sur des tapis chauffant afin d’éviter un refroidissement. Les souris contrôles auront une chirurgie factice au cours de laquelle le rein sera exposé selon la même procédure chirurgicale mais sans réaliser d’intervention au niveau du rein. Au cours de la chirurgie, l’opérateur vérifiera l’absence de saignement anormal. Les probiotiques seront administrés à la pipette dans la bouche des souris. Au cours de la procédure les animaux auront plusieurs prélèvements. Les prélèvements réalisés en condition vigile se feront par le biais d’une micro-incision à l’extrémité de la queue préalablement anesthésiée par crème anesthésiante locale. Un premier prélèvement sera réalisé avant la 1ère chirurgie et réitéré 3 semaines après la 2ème chirurgie. A 4 semaines, nous réaliserons un test de tolérance au glucose après 6 heures de jeûne. Le glucose sera injecté en intra-péritonéale et nous mesurerons la glycémie par une goutte de sang à l’extrémité de la queue à l’injection puis à 15, 30, 60, 90 et 120 min. A 5 semaines nous réaliserons un test de tolérance à l’insuline après 6 heures de jeûne. L’insuline sera injectée en intra-péritonéale et nous mesurerons la glycémie par une goutte de sang à l’extrémité de la queue à l’injection puis à 15, 30, 60, 90 et 120 min. La survenue d’une glycémie trop haute ou trop basse (malgré une injection intra-péritonéal de glucose) constitue un point limite et les animaux seront mis à mort selon la procédure (injection d’un anesthésiant à forte dose et dislocation cervicale). A 6 semaines, les souris seront placées 2 par 2, pendant 24 h en cage avec un fond contenant de trous millimétrique afin de récolter l’urine. A la fin de la procédure les souris seront mises à mort. Le dernier prélèvement sera réalisé à cœur battant, sous anesthésie générale afin de permettre le prélèvement d’un volume le plus grand possible pour permettre le dosage des toxines urémiques. La mise à mise sera réalisée sans réveil par dislocation cervicale.

Impact sur les animaux

Dans de précédentes études, la mortalité chirurgicale était de moins de 5%. La mortalité est généralement liée à l'induction d'une maladie rénale chronique trop sévère et arrive généralement dans les 24-48h après la 2° chirurgie. De plus, il n’a pas été noté de comportements anormaux dénotant une souffrance ou une anxiété des animaux. Il n'a pas été noté de perte d'appétit en condition de régime pauvre en protéine dans nos précédentes études. L’appétence pour les probiotiques est bonne. L’utilisation de régimes pauvre en protéines peut cependant induire une agressivité chez les animaux. Au cours de cette étude l’administration du probiotique se fera en intrabuccale grâce à l’utilisation d’une simple pipette et d’un cône. Par ailleurs les souris seront amenées à subir des test métaboliques nécessitant un prélèvement d'un micro-goutte de sang par incision de la portion terminale de la queue. Les souris seront mises à mort par dislocation cervicale sous anesthésie générale.

Devenir

A la fin de la procédure, toutes les souris sont mises à mort sous anesthésie générale selon le protocole soit animaux.

Remplacement

La production des déchets urémiques résulte à la fois de la diminution du fonctionnement du rein et de la composition modifiée du microbiote. Ces éléments ne sont pas modélisables sur un modèle cellulaire. De plus nous voulons étudier en autre les modifications de la structure l’intestin et de la régulation de la glycémie qui nécessite des examens trop invasifs pour être réalisé chez l’homme. Enfin l’étude de l’impact du probiotique sur la croissance dans une population d’enfant ayant une maladie rénale n’est pas possible à ce stade de développement du fait du risque potentiel infectieux de ce traitement. Ainsi toute expérimentation dans des modèles cellulaire ou chez l’homme est impossible à ce stade.

Réduction

Nous avons pris les dispositions nécessaires pour éviter le double emploi de notre procédure expérimentale. En effet, à notre connaissance, la question scientifique que nous posons ici n’a encore jamais été adressée. Il s’agit donc d’un projet totalement original et nous avons veillé, lors de l’élaboration de notre procédure, à éviter toute redondance dans les expérimentations. Le nombre de souris a été calculé au plus juste pour offrir la puissance statistique maximum. Le nombre de souris du groupe contrôle a été réduit au minimum car des données obtenues d’expérience précédente seront réutilisées. Nous utiliserons au maximum 260 souris.

Raffinement

Les chirurgies seront réalisées sous anesthésie générale. Des antidouleurs seront délivrés systématiquement au moment de la chirurgie et 48 après. Les interventions seront réalisées sur tapis chauffant. Une surveillance 2 fois par jour sera effectuée pendant les 48 premières heures après les chirurgies. Dans les suites, les souris seront surveillées 1 fois par jour 5 jours par semaine afin de repérer toutes situation d’inconfort, de stress, douleurs ou agressivité. Pour limiter l’anxiété, les animaux seront placés 5 par cage. L’agressivité sera en particulier évaluée chez les animaux sous régimes pauvre en protéines. Tout au long de notre expérimentation nous resterons également vigilants à la survenue des points limites. Si une atteinte des points limites définis est constatée, les animaux seront sortis du protocole et mis à mort par dislocation cervicale après anesthésie générale. Les prélèvements réalisés sur souris vigiles seront réalisés par incision de l’extrémité de la queue préalablement anesthésiée par crème anesthésiante locale. Au cours des tests de tolérance au glucose et à l’insuline, en cas de glycémie trop haute ou trop basse à la fin du test, cela constitue un point limite et les animaux seront mis à mort par dislocation cervicale après anesthésie générale L’administration des probiotiques sera réalisée directement dans la bouche par le même opérateur durant toute la procédure pour éviter tout traumatisme des animaux. Nous évitons ainsi le gavage directement dans l’estomac qui pourrait causer des lésions internes.

Choix des espèces

Le présent protocole sera conduit sur des souris, car le modèle de maladie rénale chronique, est facilement réalisable et permet l'induction d'une maladie rénale chronique de stade modéré. De plus, l'altération de la fonction rénale chez la souris reproduit les modifications systémiques que l'on peut observer chez l'homme (accumulation de toxines urémiques, hyperglycémie, modification du microbiote intestinale). Des souris âgées de 4 semaines ont été choisi car les souris sont dans une phase de croissance et d’étudier plus spécifiquement l’intérêt de ce probiotique sur la croissance. Des souris âgées de 12 mois seront utilisées afin d’évaluer l’impact du probiotique sur la dénutrition en particulier, reproduisant une situation retrouvée chez l’homme adulte.

112 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Porteuses de la mutation de la mucoviscidose, elles reçoivent dans la trachée des fragments de la bactérie Pseudomonas aeruginosa pour déclencher une inflammation pulmonaire, plus une injection d'un candidat anti-inflammatoire, avant une ponction cardiaque, un lavage des poumons et la mise à mort. Le porteur indique que l'exposition peut provoquer une gêne respiratoire sur une durée courte de 24 heures. Il affirme qu'aucun modèle cellulaire ou informatique ne reproduit cette réponse inflammatoire complexe entre le poumon et la rate.

Objectifs

La mucoviscidose est une maladie génétique incurable qui touche 1 enfant sur 4500 naissances en France. Elle atteint le système digestif et l’appareil respiratoire mais l’atteinte pulmonaire est responsable du décès dans 90% des cas. La faible espérance de vie de ces enfants résulte majoritairement de leurs prédispositions génétiques et des infections chroniques pulmonaires contractées qui aggrave leur pathologie pulmonaire. Afin de comprendre les mécanismes physiopathologiques de ces infection chroniques, nous avons établi un modèle murin permettant de mimer l’inflammation présente chez les patients. Pour mener notre étude, nous allons valider notre modèle d’inflammation. La mutation génétique la plus fréquemment rencontrée chez les patients atteints de mucoviscidose est la mutation F508del du gène CFTR. Nous avons donc utilisé le modèle murin portant la même mutation F508del. Les poumons de ces souris seront exposés à des extraits de bactéries mortes Pseudomonas aeruginosa. Cette bactérie est celle qui contamine majoritairement les patients atteints de mucoviscidose. Nous travaillons sur le composé CIGB-552, un peptide synthétique qui a montré son efficacité contre l’inflammation liée au cancer et aux infections généralisées. Notre objectif est de mesurer les paramètres de l’inflammation par des méthodes scientifiques robustes, afin de montrer l’effet anti-inflammatoire du CIGB-552 sur les infections pulmonaires dans le contexte de la mucoviscidose. Cela permettra de proposer un nouveau médicament pour les patients.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus sont : 1) D’obtenir un modèle murin de la mucoviscidose qui se rapproche des patients. La mesure des différents paramètres de l’inflammation pulmonaire permettra de mieux identifier les phénomènes inflammatoires sur lesquels agis le CIGB-552. 2) Que ce modèle murin d’inflammation soit suffisamment caractérisé, validé et reproductible. Cela permettra d’utiliser ce modèle pour mieux caractériser les futures molécules anti-inflammatoires développées par notre équipe ou par la communauté scientifique. 3) D’évaluer l’efficacité anti-inflammatoire du CIGB-552 sur plusieurs paramètres de l’inflammation qui sont observable seulement à l’échelle d’un individu.

Procédures

Pesée des souris : les souris vigiles seront pesées sur une balance conçue pour les petits animaux. Sera réalisée sur les 112 animaux, 4 fois par animal, pendant la durée de l’expérimentation (25h). Injection intra-péritonéale de CIGB-552/véhicule : les souris vigiles seront maintenues par contention par l’expérimentateur dans un environnement conçu pour l’expérimentation animale. Il sera injecté un volume de 100µl à une dose de 1,4 mg/kg avec une seringue. Sera réalisée sur les 112 animaux, 1 fois par animal au début de la procédure. Instillation oro-pharyngée de LPS de p.a. : les souris sont anesthésiées (Buprénorphine (0.05mg/Kg), Zoletil (40mg/Kg) et Xylazine (4.2mg/Kg) (150 μL par voie IP)). Injection dans la trachée à l’aide d’un cathéter, d’un volume de 20µl de LPS de pseudomonas aeruginosa 4mg/kg et 2mg/kg (ou du véhicule). Après ce geste, l’instillation d’un petit volume d’air via le cathéter permet de dégager les voies respiratoire en favorisant le dépôt du LPS (ou du vehicule) sur les paroies des voies aériennes. Sera réalisée sur les 112 animaux, 2 fois par animal à 1h et 22h après le démarrage de la procédure. Le geste technique par animal ne dure que quelques minutes et est réalisée dans un environnement conçu pour l’expérimentation animale.

Impact sur les animaux

Les animaux peuvent subir une gène respiratoire causée par l’exposition de leurs poumons aux bactéries mortes de Pseudomonas aeruginosa (P.a). Les morceaux de bactérie vont induir la réponse immunitaire des souris, et développer l’inflammatoire pulmonaire comparable à l’observation chez les patients atteints de mucoviscidose. Notre maitrise des gestes techniques montre que la méthode d’exposition des poumons des souris (instillation oro-pharyngée) n’est pas un geste invasif, ce qui garranti que le déclencheur de l’inflammation sont les morceaux de bactérie P.a. Dans l’état de nos connaissances, nous ne pouvons prédire l’effet de l’inflammation sur la perte de poids des souris. Du moins, nous n’anticipons pas de perte de poids sur une exposition aussi courte à la bactérie P.a (24h). Nous peserons les animaux au cours de la procédure. Si une nuisance de l’animal est observée, elle sera déclenchée seulement après l’exposition au LPS jusqu’à la fin de la procédure, soit un temps maximal de 24h.

Devenir

Toutes les souris seront mises à mort à l’issu de notre seule procédure par injection d’Euthasol 40 (140mg/kg). Nous récupèrerons le sang par ponction intra-cardiaque, le lavage broncho-alvéolaire et les lobes des poumons pour étudier la signature moléculaire et cellulaire liée à l’inflammation. Ces paramètres seront évalués par la méthode d’ELISA, d’histochimie, de RT-qPCR et de cytométrie de flux.

Remplacement

Notre étude porte sur l’évaluation de l’inflammation pulmonaire. Ce phénomène se prépare à l’échelle d’un individu par des échanges de messagers chimiques et cellulaire entre le poumon et la rate. Les modèles disponibles en laboratoire (cellule et prédiction bio-informatique) ne permettent pas à ce jour d’étudier cette réponse complexe de l’inflammation. C’est pourquoi l’utilisation d’animaux est nécessaire afin de comprendre et la réponse anti-inflammatoire, et d’évaluer la part bénéfique du CIGB-552 dans la modulation et la résolution de la réponse inflammatoire locale pulmonaire. En revanche nous limiterons cette étude préliminaire à un seul modèle de souris qui est le modèle F508del, le plus pertinent de la communauté scientifique pour étudier le processus complexe de l’inflammation.

Réduction

Précédemment au laboratoire nous avons optimisé les procédures afin d’observer sur un même animal, les paramètres clés de la mesure de l’inflammation. Les deux expositions aux morceaux de bactérie P.a. à deux temps différents de la procédure sur un même animal, permettent d’étudier deux moments de la réponse inflammatoire dans un même individu : les messagers chimiques ainsi que les messagers cellulaires qui permettent de répondre à l’infection. De ce fait, nous divisons par deux le nombre d’animaux nécessaires pour observer l’effet du CIGB-552 sur ces deux phénomènes de l’inflammation distincts dans le temps. D’après les expérimentations animales antérieures de l’équipe, nous estimons que 14 souris (7 mâles et 7 femelles) par groupe sont nécessaires pour révéler statistiquement l’effet bénéfique du CIGB-552.

Raffinement

Les souris seront élevées dans des cages ventillées de 5 animaux maximum, pour favoriser leur vie sociale. Un enrichissement de l’habitat sous forme de maisonnettes, de briquettes de bois et de morceaux de cotons permettra de réduire le stress des animaux et de favoriser leur bien-être. Les souris F508del possèdent une alimentation en croquettes Teklade plus riches en protéines pour éviter la perte de poids liée à la mucoviscidose. Les souris sont abreuvées avec une eau contenant de faibles doses de laxatifs (movicol) pour favoriser l’évacuation des selles. Les zootechniciens ainsi que les expérimentateurs sont tous formés et familiers aux soins particuliers à donner à notre modèle d’étude. Au cours de l’expérimentation, toutes les étapes de la procédure seront réalisées en limitant au maximum le caractère invasif. L’ensemble des geste technique est maitrisé au sein de notre équipe. Les souris seront placées dans un caisson de réveil à 25°C après anesthésie, et nous contrôlerons particulièrement les paramètres température, respiration et battement cardiaques pour mener au réveil et à la reprise d’activité normale des animaux. Les souris d’une même cage appartiendront au même groupe expérimental, afin d’homogénéiser le comportement social des animaux lié aux injections et instillations. Par ailleurs, les souris recevant les morceaux de bactéries P.a. seront dans la même cage afin d’éviter la contamination croisée lors du toilettage des souris. Nous raffinons cette partie de l’expérimentation pour atteindre efficacement nos objectifs. Notre étude se concentre sur un phénomène inflammatoire court, ce qui limite la durée d’exposition et la douleur liée à des phénomènes d’exposition répétée et long. Nous pourrons modéliser l’effet de l’inflammation par des méthodes de prédiction mathématique lorsque nous aurons les conclusions de notre étude. L’évaluation permanente de la souffrance des souris permettra de respecter le bien-être animal et d’appliquer la mise à mort à l’atteinte d’un point limite. Enfin, nous raffinons notre étude en observant deux phénomènes inflammatoire distincts dans le temps, sur un même individu sans en affecter la qualité des résultats. Nous étudions les effets du CIGB-552 sur la réponse inflammatoire en évaluant plusieurs paramètres sur un même individu, ce qui nous permet de comprendre les phénomènes inflammatoires et leurs liens.

Choix des espèces

Nous avons choisi la souris pour des raisons multiples. 1) Le modèle murin F508del est le plus utilisé dans la recherche sur la mucoviscidose et est très bien caractérisé. Ces souris sont fournies et recommandées aux chercheurs français par l’association de patients Vaincre la Mucoviscidose. 2) Les modèles murins peuvent facilement être exposées aux morceaux de bactéries de Pseudomonas aeruginosa. Cela permet le développement d’un modèle plus affiné pour répondre à notre objectif qui est d’évaluer les propriétés anti-inflammatoire du CIGB-552 dans un contexte d’inflammation pulmonaire proche de celui des patients mucoviscidose. Il est donc pertinent d’utiliser ce modèle. 3) La génétique de la souris compte parmi les meilleures connaissances de la communauté scientifique. Les souris utilisées pour notre procédure seront âgées d’au moins 8 semaines (adultes). Nous choisissons cet âge pour deux raisons expérimentales : 1) La trachée des souris adultes est plus grande. 2) les souris F508del ont une anomalie de la trachée. Le choix de l’âge adulte facilite la procédure d’exposition des poumons aux morceaux de bactéries (instillation oro-pharyngée).

14 562 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des candidats médicaments, le plus souvent par gavage, puis passent des tests comportementaux avant un prélèvement de sang et de cerveau, dans des modèles d'autisme obtenus par lignées mutantes ou par activation immunitaire des mères. Le porteur indique que les effets attendus se limitent à des crampes abdominales ou une sédation, et justifie l'effectif par ce qui est "classiquement utilisé en expérimentation animale". Il affirme qu'aucune méthode alternative ne permet de modéliser ces troubles et que le recours à la souris est "nécessaire".

Objectifs

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont des troubles neurodéveloppementaux caractérisés par des déficits dans trois domaines: 1) des troubles dans les interactions sociales ; 2) des déficits du langage et de la communication et 3) des comportements limités ou répétitifs. Il devient de plus en plus évident que les causes des troubles du spectre autistique (TSA) sont dues à la fois à des facteurs génétiques et environnementaux. Les études animales fournissent des modèles translationnels importants pour élucider des facteurs génétiques ou environnementaux spécifiques qui contribuent aux déficits comportementaux liés aux TSA. Par exemple, de nombreux modèles murins d'activation immunitaire maternelle ont démontré que l'infection virale et bactérienne maternelle modifie le comportement de la progéniture, entraînant des phénotypes de type TSA. D’autre part, des souris mutantes transgéniques (BTBR T+ Itpr3 tf /J) et des souches consanguines (BALB/cByJ) ont été utilisées pour étudier les contributions génétiques possibles aux comportements de type TSA. Ces comportements comprennent des niveaux réduits d'interactions sociales réciproques, un manque de sociabilité typique de l'espèce et des niveaux significativement plus élevés d'auto entretien répétitif. L’objectif de ce projet consiste : 1) d'étudier l'effet de nouveaux candidats médicaments dans un modèle murin d'autisme (soit BTBR soit BALB/cByJ) et 2) la mise en place d’un modèle d’autisme par activation du système immunitaire innée (injection de Poly I:C) chez la souris et étude de l’effet de nouveaux candidats médicaments dans ce modèle.

Bénéfices attendus

A ce jour, il n’existe aucun traitement médicamenteux pour les TSA. Les études animales précliniques reposent sur des modèles de rongeurs bien validés pour faciliter la compréhension des mécanismes et ainsi améliorer sa prise en charge. Ainsi, ces modèles animaux peuvent être utiles pour identifier d’une part les contributions génétiques possibles aux comportements de type TSA et d’autre part le lien entre l’inflammation et l’autisme afin de tester de nouveaux candidats médicaments.

Procédures

La collecte de sang et le prélèvement de cerveau sont des demandes régulières dans les études de recherche préclinique. Ils permettent de réaliser des mesures de paramètres biochimiques. Les différents prélèvements (sang + cerveau) sont effectués sous anesthésie générale, à la fin du test comportemental ; juste avant la mise à mort de l’animal.

Impact sur les animaux

Les administrations (molécule de référence, candidats médicaments...) sont réalisées une seule fois avant le test. Le mode et le nombre d’administrations des solutions sont déterminés en fonction des caractéristiques pharmacologiques des produits. La voie orale (gavage) est généralement privilégiée pour administrer le ou les produits étudiés parce que c’est celle qui sera prescrite chez l’homme. Le cas échéant (produit destiné à être administré par d’autres voies chez l’homme, ou biodisponibilité nécessitant un autre mode d’administration) les voies intrapéritonéales, sous cutanée, intraveineuse ou intranasale peuvent être choisies L’administration de nouveaux candidats médicaments peut entraîner certains effets indésirables tels que les crampes abdominales ou la sédation qui peuvent apparaître après administration. Ainsi pour vérifier une éventuelle toxicité et en limiter les risques, les animaux sont suivis après injection. L’état général des animaux est évalué selon notre grille de surveillance pour détecter des signes éventuels de douleurs. De ce fait, si un animal atteint, à un moment donné de l'expérience, un de ces points limites définis, il sera immédiatement mis à mort.

Devenir

A la suite des administrations des produits (molécule de référence, candidats médicaments et véhicule), l’ensemble des animaux passent en tests. Ensuite, les animaux seront soumis à un prélèvement de sang et de cerveau (sous anesthésie générale), juste avant la mise à mort. Ces prélèvements permettent de réaliser des mesures de paramètres biochimiques.

Remplacement

A ce jour, il n'existe pas de méthodes alternatives pour modéliser les TSA. Le recours à l’animal de laboratoire s’avère donc nécessaire pour l’étude de la physiopathologie et l’efficacité de nouveaux candidats médicaments.

Réduction

Le nombre total d’animaux utilisés pour une étude est fonction du nombre de groupes et du nombre d’animaux par groupe nécessaire pour l’obtention de résultats statistiquement exploitables ; ceci afin d'éviter de multiplier les expériences. Il correspond à ce qui est classiquement utilisé en expérimentation animale. Les données sont présentées en moyenne ± SEM. La différence entre les groupes est évaluée à l'aide de tests paramétriques : t de Student et de l'analyse de la variance (ANOVA). Une valeur de p ≤ 0,05 est considérée comme statistiquement significative. NB : Les tests paramétriques sont utilisés en première intention car présentant une puissance statistique supérieure aux tests non paramétriques c’est-à-dire permettant la mise en évidence d’une différence avec des effectifs plus faibles

Raffinement

Les animaux sont hébergés dans des locaux appropriés et dans des cages contenant des enrichissements conformément aux standards réglementaires. Leur état sanitaire sera évalué quotidiennement selon notre grille de surveillance. De ce fait, si un animal atteint à un moment donné de l’expérience, un de ces points limites définis, il sera immédiatement mis à mort.

Choix des espèces

Le répertoire comportemental des souris correspond aux domaines de recherche abordés, contrairement à des espèces présentant un système nerveux central moins développé. De plus, les rongeurs sont des modèles simples à élever et leur reproduction est relativement bien contrôlée. Dans le cas de ce projet, la proximité clinique entre le modèle de souris et la maladie humaine fait de celui-ci le modèle le plus fiable pour étudier l’effet des traitements sur cette maladie dans toute sa complexité. Les lignées utilisées sont : C57Bl/6 J, BALB/cByJ, BTBR T+ Itpr3 tf /J (BTBR) 1- Effet de nouveaux candidats médicaments dans le modèle murin d’autisme chez les souris BTBR et BALB/cByJ 4-10 semaines au moment du test. Les molécules développées sont destinées à des adultes. 2- Mise en place d’un modèle d’autisme par activation du système immunitaire innée (injection de Poly I:C) chez la souris et étude de l’effet de nouveaux candidats médicaments dans ce modèle 6-12 semaines au moment du test. Les molécules développées sont destinées à des adultes.

32 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent cinq jours d'injections pour désactiver la signalisation thyroïdienne dans leur tissu adipeux brun, la moitié étant ensuite exposée à 4 °C pendant 72 heures avant un prélèvement de sang sous anesthésie et la mise à mort, pour distinguer l'action centrale et périphérique des hormones thyroïdiennes. Le porteur indique n'attendre aucun effet délétère des injections et que le froid abaisse la température corporelle durant les premières heures. Il affirme qu'aucun modèle in vitro n'est adapté et qu'une alternative cellulaire exigerait 128 animaux contre 32 ici.

Objectifs

Le tissu adipeux brun (TAB) est capable d’utiliser les lipides et le glucose pour les transformer en chaleur (thermogenèse). Ce processus est dépendant des hormones thyroïdiennes (HT). Il était jusque-là établi que les hormones produites par la thyroïde passaient dans le sang pour jouer leur rôle directement dans le TAB, (action périphérique). Mais des études montrent que l’administration d’HT dans le cerveau des souris active directement le TAB (action centrale). Cela suggère que le cerveau est la cible principale des HT, ce qui bouscule ce qui était précédemment établi. Ces résultats restent encore controversés. A court terme, l’objectif de ce projet est donc d’arriver à distinguer la part de l’action centrale et périphérique des HT pour ses fonctions métaboliques dans le TAB afin de tirer au clair les données contradictoires jusqu’alors publiées. Pour cela, nous utilisons une lignée mutante murine qui ne dispose plus de signalisation thyroïdienne spécifiquement dans le TAB. L’utilisation de cette lignée a mis en évidence de nombreux indices suggérant que le froid déclencherait la multiplication des cellules du TAB (afin d’augmenter la quantité de chaleur produite par le tissu) ainsi que la production de lipides (mécanisme appelé lipogenèse, nécessaire pour alimenter la thermogenèse du TAB), mais pas chez les souris mutantes. Cela suggère que ces mécanismes seraient contrôlés par les HT directement dans le TAB, et pas dans le cerveau. Ainsi, cette étude pose la question suivante : l’altération de signalisation thyroïdienne dans le TAB empêche t-elle une lipogenèse et prolifération efficaces, du TAB ? Actuellement, notre modèle murin est le seul à permettre la distinction entre l’effet central et périphérique des hormones, grâce à la spécificité tissulaire des mutations induites.

Bénéfices attendus

Ce projet présente deux bénéfices principaux. Premièrement, il viendra confronter les données publiées dans la littérature qui suggèrent que la cible des HT est le cerveau (qui médie ensuite les effets aux autres tissus) et non pas les tissus périphériques comme il était jusque-là pensé. La démonstration ou la réfutation de ces découvertes sont primordiales afin de comprendre comment les HT régulent le métabolisme et la dépense énergétique. Egalement, il est d’intérêt sociétal de trouver des innovations aux moyens de prévention/traitement de l’obésité et le TAB a dès sa découverte suscité un engouement particulier pour sa capacité à utiliser lipides et glucides et ainsi consommer des calories . Les HT participent au contrôle de la thermogenèse du TAB, puisque des souris hyperthyroïdiennes ont une forte activité du TAB, résultant en une plus grande dépense énergétique et une plus faible susceptibilité à l’obésité et aux désordres métaboliques qui lui sont associés. Toutefois, l’injection d’HT ne peut pas être considérée comme une option viable à ces problématiques puisqu’elle va également avoir des effets métaboliques sur le cœur ou les os, déclenchant des effets secondaires tels que la tachycardie ou l’ostéoporose, par exemple. Il est ainsi crucial de comprendre comment les HT régulent spécifiquement la thermogenèse du TAB, et notamment le métabolisme des lipides, afin de, à plus long terme et avec les progrès de la pharmacologie, concevoir de nouvelles molécules ne stimulant que les activités métaboliques des HT sur le TAB tout en s’affranchissant des effets secondaires néfastes.

Procédures

Les animaux vigiles seront injectés en intrapéritonéal quotidiennement pendant 5 jours avec un produit permettant d’induire la mutation de la signalisation thyroïdienne dans le TAB) via une contention manuelle. Pour réduire le stress généré par cette technique, les animaux seront préalablement contentionés manuellement sans injection, tous les jours pendant une semaine afin de les accoutumer à l’expérimentateur et à la contention. La moitié des effectifs seront ensuite exposés à 4°C pendant 72h, une température à laquelle les animaux arrivent à maintenir leur température corporelle (données publiées et données du laboratoire). Durant cette exposition, les groupes sociaux et un enrichissement de la cage seront maintenus pour faciliter le maintien de la température corporelle. Au bout de 48h au froid, une injection intrapéritonéale unique sera réalisée sur tous les animaux (avec un marqueur de prolifération des cellules), un geste auquel ils auront été accoutumés précédemment. Pour finir, un prélèvement sanguin sera réalisé sous anesthésie profonde puis les animaux seront mis à mort pour prélèvement des tissus d’intérêts.

Impact sur les animaux

Aucun effet délétère à l’injection du produit utilisé pour induire les mutations dans le TAB n’a jusque-là été observé aux doses utilisées ici . Ce protocole et ces doses ont été déterminées sur les recommandations de la bibliographie, en réduisant les doses préconisées aux doses minimales mises au point dans notre laboratoire permettant l’induction des mutations dans notre modèle murin. De la même manière, aucun effet délétère n’a été observé par une injection unique du produit utilisé pour marquer les cellules prolifératives) aux doses utilisées fréquemment dans notre laboratoire. Cette dose a été choisie sur la base des données bibliographiques ayant définies cette dose comme étant la dose la plus faible permettant le marquage de toutes les cellules prolifératives. Nous savons que l’exposition au froid fasse diminuer la température corporelle des souris les 4 premières heures avant de revenir proche de la normale au bout de 8h . De plus, les souris mutantes défendent leur température corporelle de la même manière que les animaux non-mutants à 4°C pendant 72h en présence de nourriture dans la cage. Les animaux mutants tendent à consommer légèrement plus de nourriture que les animaux contrôles pour défendre de manière similaire leur température corporelle . La présence de nourriture permet aux souris de palier à la baisse de température, c’est pourquoi des méthodes de facilitation d’accès à la nourriture seront mises en place. De la même manière, tout le matériel nécessaire à la réalisation d’un nid sera maintenu.

Devenir

Cette étude vise à comprendre le rôle des HT dans la prolifération et la lipogenèse du TAB en réponse au froid. Pour cela plusieurs prélèvements terminaux doivent être réalisés. En effet, l’entièreté du TAB doit être analysé pour mesurer les paramètres questionnés. Egalement, une quantité importe de sang doit être prélevée afin de contrôler le taux d’hormones thyroïdiennes circulant, une étape incontournable pour contrôler la pertinence de notre modèle transgénique.

Remplacement

Ce projet nécessite de manière incontournable l’utilisation d’animaux puisqu’elle vise à comprendre le rôle des HT spécifiquement dans le TAB . Aucun modèle in vitro n’est adapté pour répondre aux questions posées. Notamment, une lignée cellulaire provenant du TAB ne répond que très peu aux HT et cette réponse est très différente comparée au tissu in vivo. Une autre alternative in vitro a mis en évidence une limitation puisque dans nos conditions, un très grand nombre d’animaux serait nécessaire pour cette étude (nombre d’animaux estimé à 128, contre 32 en utilisant les animaux entiers). Par ailleurs, la lipogenèse (production de lipides, que nous étudierons dans cette expérience) est un processus impliquant directement plusieurs organes, notamment le foie, dont le métabolisme est lui-même contrôlé par le cerveau. Enfin , l’observation de la lipogenèse et de la prolifération est étudiée en réponse au stimuli principal en conditions physiologiques, à savoir une exposition au froid. Le froid est détecté par les récepteurs sensoriels présents à la surface de la peau. Aucun modèle non-animal n’est capable de récapituler cette complexité multi-organes ni de répondre directement au froid. L’étude de processus métaboliques impliquant nécessairement plusieurs organes en réponse à un stimuli environnemental implique l’utilisation d’animaux.

Réduction

Les études préliminaires réalisées dans le cadre de ce projet nous permettent d’affirmer que 6 animaux par groupe sont suffisants pour détecter une différence de lipogenèse et de prolifération . Néanmoins, la quantité de TAB étant limitée (30mg) l’utilisation de ce tissu peut être délicate. Egalement, un des points limites peut être atteint lors de l’exposition au froid. En ce sens, le groupe d’animaux par groupe est augmenté à 8, toutefois, l’expérience sera d’abord réalisée avec 6 animaux : si aucun point limite n’est atteint et que les extractions aboutissent et répondent aux questions posées, les 2 animaux restants par groupe ne seront pas utilisés. Si un problème technique est rencontré, les animaux supplémentaires pourront être utilisés. Ainsi, nous utilisons le nombre minimal d’animaux en prévoyant une marge pour s’adapter aux limitations techniques que nous pouvons rencontrer. De cette manière, nous ne préovoyons pas de répétition d’expérience. Par ailleurs, la procédure a été optimisée afin d’en tirer le plus d’information possible, à savoir la lipogenèse et la prolifération en réponse au froid, afin de ne pas avoir à dupliquer cette exposition et ne pas utiliser plus d’animaux. Enfin, plusieurs tissus seront prélevés, puisqu’ils pourront être utilisés à posteriori afin de regarder les effets d’une exposition au froid sur ceux-ci, sans avoir à exposer d’autres animaux.

Raffinement

Les souris seront élevées et hébergées par groupe de 3-4 animaux par cage en milieu enrichi pour favoriser la nidation (coton de nidation, feuille de papier, bois à ronger), et ce même pendant l’exposition au froid. Nos expériences précédentes montrent une température des animaux plus faible les 8 premières. Ainsi, pendant cette première phase, les animaux seront surveillés toutes les heures afin de détecter le plus rapidement possible des comportements anormaux. Ensuite, les animaux seront surveillés la journée toutes les 4h, soit quatre points de surveillance quotidiens. En dehors de l’exposition au froid, les animaux seront surveillés et pesés tous les jours. La souffrance des animaux est évaluée au comportement, comportant entre autres la prostration, le pelage et la posture. Egalement, les animaux seront aussi pesés lors des visites (tous les jours) et pendant l’exposition au froid (deux fois fois par jour) afin de contrôler l’absence de perte de poids significative, définissant un point limite de l’expérience. Une attention particulière sera également portée à l’aggressivité entre les animaux. Si de l’aggressivité ou des blessures résultantes sont détectées, les animaux blessés/responsables seront écartés et les blessures soignées à la Vétédine. Les animaux blessés ne seront pas exposés au froid, ou retirés du froid afin de permettre une cicatrisation optimale de leur blessure.

Choix des espèces

Les récepteurs des hormones thyroïdiennes de la souris sont très similaires à ceux de l’homme et chez ces deux espèces les hormones thyroïdiennes stimulent la dépense énergétique. Comprendre comment les hormones thyroïdiennes stimulent ce processus chez la souris apportera donc de précises indications sur les mécanismes présents chez l’Homme et pourront, à terme, être utilisés pour développer de nouveaux composés pharmacologiques afin d’augmenter la dépense énergétique et ainsi lutter contre l’obésité et les désordres métaboliques qui lui sont associés. Ce modèle est aussi le plus utilisé de nos jours pour ce genre d’études ce qui nous permet d’une part de comparer directement nos résultats avec ceux publiés dans la littérature, et d’autre part de les comparer avec les résultats obtenus précédemment dans notre groupe. Nous nous intéressons à la régulation de la physiologie du TAB chez l’adulte, les souris utilisées auront donc entre 2 et 4 mois. Les animaux ne sont pas utilisés au-delà car le tissu adipeux brun tend à décroître avec l'âge.

240 chiens vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis pour la plupart réutilisés dans d'autres études. Un émetteur de télémétrie est implanté chirurgicalement dans le corps de chaque animal pour enregistrer, sur le chien conscient, l'effet de candidats médicaments sur le cœur, la respiration et le système nerveux, avec des prélèvements de sang. Le porteur indique que les effets sont le plus souvent réversibles et que les animaux sont réutilisés après vérification de leurs fonctions vitales, une partie pouvant être euthanasiée avec certains produits biologiques ou anticancéreux. Il affirme que ces études de pharmacologie de sécurité sont un préalable réglementaire aux premiers essais chez l'homme et qu'un non-rongeur est exigé par les recommandations ICH.

Objectifs

L'objectif de ce projet est de permettre l'évaluation des effets de candidats médicaments sur les fonctions vitales de l'organisme (cardiovasculaire, respiratoire et système nerveux central) chez le chien conscient. Ces études dites de pharmacologie de sécurité, sont réalisées dans un cadre réglementaire en accord avec les recommandations ICH S7A, ICH S7B, ICH S6, ICH S9 et ICH M3 (R2). La réalisation de ces études est un préalable aux premiers essais cliniques chez l’homme. Les effets pharmacodynamiques indésirables d'une substance sur les fonctions physiologiques sont évalués en relation avec une exposition à des doses supérieures ou égales aux doses thérapeutiques. Indépendamment de la nature du candidat médicament (nouvelle entité chimique, biologique ou anticancéreux), l’évaluation des fonctions cardiovasculaire et respiratoire chez l’animal conscient nécessite l’utilisation de la télémétrie interne et/ou externe. La télémétrie interne nécessite l’implantation chirurgicale d’un émetteur de télémétrie dans le corps de l’animal. L’émetteur transmet par onde radio les signaux vitaux tels la pression artérielle, l’électrocardiogramme (ECG), la pression ventriculaire gauche, la température, les paramètres de la fonction respiratoire ou les mouvements de l’animal. La télémétrie externe nécessite d’équiper les animaux d’un gilet intégrant des outils de télémétrie externe permettant de transmettre à distance (sans fil) les signaux d’électrocardiogramme, de respiration, de température et dans certains cas de pression artérielle par le biais d’un émetteur miniature implanté dans l’artère fémorale de l’animal. La pression artérielle peut aussi être mesurée sur animal vigile avec un brassard classique ou un système plus sensible tel le système HDO (high definition oscillometry). Dans certains cas la combinaison de la télémétrie interne et externe est nécessaire pour collecter un maximum de données sur les paramètres vitaux. L’enregistrement des paramètres vitaux par le biais de la télémétrie interne et/ou externe est réalisé en continu sans induire de stress aux animaux. La fonction du système nerveux central est réalisée par le biais d’une batterie de tests fonctionnels (FOB) chez des animaux équipés ou non en télémétrie interne et/ou externe.

Bénéfices attendus

Le projet est mis en œuvre dans un cadre réglementaire. Il permet l’évaluation des effets de candidats médicaments sur les fonctions vitales de l’organisme (Cardiovasculaire, Respiratoire et Système Nerveux Central) à des doses thérapeutiques ou supérieures conformément aux recommandations ICH S7A ICH S7B, S6, S9 et M3 (R2). Il s'agit d'un préalable à l’initiation des essais cliniques. Pour cela des études de pharmacologie de sécurité sont réalisées sur l’animal conscient dans le cadre du développement préclinique de candidats médicaments conformément aux recommandations ICH S7A ICH S7B, S6, S9 et M3 (R2). La réalisation de ces études est indispensable avant d’envisager la première administration chez l’homme. Ces études permettent de réduire au maximum le risque encouru par le volontaire sain à la suite de l’administration d’un candidat médicament au cours des premiers essais cliniques chez l’homme. En effet, bien avant la première administration chez l'homme, ces études peuvent renseigner sur : - les propriétés pharmacologiques d'un candidat médicament (pharmacologie primaire et/ou secondaire), - les effets pharmacodynamiques indésirables du candidat médicament, - les effets toxicologiques précoces du candidat médicament, - les doses appropriées à utiliser chez l'homme en recherche clinique. A l’issue de ces études et en focntion des résultats de ces investigations, le projet du développement du candidat médicament peut être soit réorienté soit stoppé sans jamais parvenir aux volontaires sains.

Procédures

A l'exception d'un prélèvement sanguin unique réalisé avant l'inclusion des animaux dans l'étude et dans le but d'évaluer les paramètres hémato-biochimiques, des prélèvements sanguins ayant pour but de définir la Pharmacocinétique/Pharmacodynamie (PK/PD) peuvent être considérés. Pour réduire les perturbations des signaux de télémétrie, un nombre limité de prélèvements sanguins peut être effectué. Généralement ce nombre ne dépasse pas 3 ou 4 prélèvements sur 24 heures. Dans d'autres cas, une véritable cinétique peut être réalisée avec approximativement 8 prélèvements sanguins sur 24 heures. Dans ce cas, ces prélèvements sont réalisés après la phase de télémétrie sur les mêmes animaux en respectant le même ordre de traitement ainsi que la même période de washout entre chaque traitement. Dans tous les cas, la fréquence et le volume des prélèvements sont toujours conformes aux recommandations décrites dans le document suivant: ‘A Good Practice Guide to the Administration of Substances and Removal of Blood, Including Routes and Volumes’ Diehl & al. JOURNAL OF APPLIED TOXICOLOGY J. Appl. Toxicol. 21, 15–23 (2001). En télémétrie, les animaux peuvent être soumis à l'implantation chirurgicales d'émetteurs de télémétrie. En fonction du type de l'émetteur, ce dernier est placé dans la cavité abdominale, entre couche musculaire de l'abdomen ou de la cuisse ou sous la peau de l'animal. Deux électrodes sont placées sous la peau de l'animal en position DII pour l'enregistrement de l'électrocardiogramme. Si nécessaire, un cathéter est placé dans l'artère fémorale ou sous le diaphragme pour la mesure de la pression artérielle et de la fonction respiratoire, respectivement. Les animaux sont hébergés en groupe, à l’exception des périodes d’enregistrements télémétriques qui peuvent s’étalées de 6 à 26 heures. Dans certaines configurations, les enregistrements télémétriques peuvent être réalisés en groupe.

Impact sur les animaux

Les paramètres sensibles enregistrés dans le cadre des études de pharmacologie de sécurité (entre autres, pression artérielle et fréquence cardiaque), exigent une attention très particulière aux conditions de santé des animaux. L'état de santé des animaux est contrôlé tous les jours et évalué par rapport à des points limites définis de façon à éviter un inconfort/souffrance prolongé. Si nécessaire, un vétérinaire peut intervenir, mais si la souffrance d'un animal est jugée trop importante et si aucun soin ne peut lui être apporté, il sera euthanasié selon une procédure éthiquement acceptée. Pour réduire au minimum tout comportement induit par le stress, et afin de stimuler l’activité physique des animaux et de développer leurs capacités d’adaptation, un programme d’enrichissement (renforcement positif, jouets, musique) est systématiquement appliqué pour le chien. De plus, pendant l'enregistrement de télémétrie et compte tenu de la sensibilité des signaux de télémétrie au bruit et aux nuisances liés à l'entrée en salle de télémétrie, aucune intervention dans la salle d'enregistrement n'est permise en dehors du traitement des animaux, de la distribution de la nourriture et dans certains cas le changement de batterie des outils de télémétrie externe. Les animaux utilisés dans le cadre de pharmacologie de sécurité sont le plus souvent réutilisés. Ces animaux sont donc habitués aux conditions de déroulement de ces études. De plus, en fonction de l'étude et de la technique de télémétrie utilisée, les animaux sont hébergés pendant les enregistrements télémétriques soit en groupe d'au moins deux animaux, soit individuellement avec un contact visuel entre eux.

Devenir

Les animaux impliqués dans les études de télémétrie en pharmacologie de sécurité sont le plus souvent ré-utilisés dans plusieurs études. Ceci est d'autant plus possible que les effets pharmacodynamiques adverses sont dans la plupart des cas complétement réversibles. C'est le cas des investigations impliquants des nouvelles entités chimiques et parfois biologiques ou anti-cancéreux. Dans ce cas, les animaux sont remis dans leurs lieu d'hébergement habituel et pourront être impliqués dans une autre étude après vérification préalable de la fonction cardiovasculaire (paramètres cardiovasculaires : pression artérielle, fréquence cardiaque et électrocardiogramme), de la fonction rénale et hépatique (analyses hémato-biochimiques et coagulation). Dans d'autres cas, et notamment avec certains produits biologiques ou anti-cancéreux, les animaux peuvent être euthanasiés suivant les procédures en vigueur. Il en est de même pour les animaux dont la durée de vie de l'émetteur implanté arrive à échéance.

Remplacement

L’identification et l’évaluation des propriétés pharmacodynamiques indésirables de candidats médicaments sur des fonctions complexes de l’organisme impliquant des interactions multiples entres ces fonctions exigent le recours à l’utilisation des animaux de laboratoire et ne peuvent faire l’objet d’études in vitro, comme les cellules isolées, les préparations multicellulaires ou organes isolés.

Réduction

Compte tenu de la sensibilité des techniques d'investigation utilisées et notemment grace à l'utilisation de la télémétrie, un nombre limité d'animaux est utilisé dans ce projet reglementaire. Ce nombre réduit d'animaux est utilisé sans que cela nuise à la fiabilité ou la qualité des résultats. Une reflexion biostatisique est réalisée en amant dans le cadre de la rédaction préalable du plan d'étude avant toute implication de l'animal. Cette reflexion biostatistique garentie à l'avance la fiabilité des données escomptées et évite toute possibilité de répétition de l'étude.

Raffinement

L'utilisation de la télémétrie a permis d'améliorer considérablement l'approche expérimentale, la fiabilité et la qualité des données. Certains paramètres enregistrés comme la fréquence cardiaque renseignent à distance du niveau de stress qui peut être ressenti par l'animal au cours de l'étude. Une attention particulière est donnée à la réduction du niveau de stress des animaux car le stress peut à lui seul avoir un effet néfaste sur le déroulement de l'étude ainsi que la qualité des résultats obtenues. D'importantes actions sont mises en œuvre pour réduire ou supprimer le stress, soulager la douleur ou la détresse et améliorer ainsi le bien-être: En amont de la phase expérimentale, - habituer les animaux aux conditions de déroulement des études avant le démarrage de l'expérimentation, - améliorer les conditions d'hébergements des animaux en utilisant un programme d'enrichissement très diversifié, - utilisation d'un fond sonore de musique, - utiliser parfois des outils de surveillance vidéo qui renseignent à distance sur le comportement des animaux, - les points limites spécifiques sont indiqués dans le plan d'étude. Pendant la phase expérimentale : - afficher une pancarte alertant du déroulement des enregistrements télémétriques afin de réduire les nuisances sonores, - une attention particulière est donnée aux images vidéo et/ou aux paramètres cardiovasculaires et notamment la fréquence cardiaque et le niveau de pression artérielle enregistrés par vidéo à l'extérieur du lieu d'hébergement des animaux. - une attention particulière est donnée aux points limites définis dans le plan d'étude après traitement, - un vétérinaire est disponible pour intervenir à tout moment en cas de problème avec un animal.

Choix des espèces

A côté des rongeurs, l’utilisation des non-rongeurs est une exigence réglementaire (ICH M3) et le choix de l’espèce non rongeur est généralement dépendant de la fonction à évaluer, de l’indication thérapeutique et de considérations métaboliques, pharmacocinétiques et pharmacodynamiques. Ce choix portera toujours sur l’espèce ayant la plus grande similitude en termes d’exposition/pharmacodynamie avec l’homme. Pour les études de pharmacologie de sécurité autonomes, ce choix est toujours dicté par celui appliqué au préalable dans les études de toxicologie réglementaire. De plus, le chien possède un système cardiovasculaire et respiratoire proche de l’homme. Pour l’évaluation des effets sur le système nerveux central, le chien qui est souvent utilisé. Pour les études de pharmacologie de sécurité l’âge minimal chez le chien est d'environ 6 mois. Ces animaux peuvent être utilisés dans le cadre de plusieurs études, par conséquent l’âge des animaux peut être plus important que dans les études de toxicologie réglementaire utilisant le plus souvant des jeunes adultes.

18 000 souris et rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils passent un test de mémoire en labyrinthe en Y après administration de candidats médicaments ou de molécules mimant la maladie d'Alzheimer (scopolamine) ou la schizophrénie (MK-801), avant un prélèvement de sang et de cerveau. Le porteur indique que les effets attendus se limitent à l'inconfort des injections et à une possible sédation, et justifie l'effectif par ce qui est "classiquement utilisé en expérimentation animale". Il affirme qu'aucune méthode alternative ne permet d'évaluer les fonctions cognitives et que le recours à l'animal est "nécessaire".

Objectifs

Le test d’alternance spontanée en labyrinthe en Y est utilisé pour évaluer l'état des fonctions cognitives des rats et des souris dans des modèles expérimentaux. Le comportement normal d’un animal se caractérise par des alternances de visites des bras. Une alternance est définie comme une visite consécutive des 3 branches. Un animal avec une mémoire de travail intacte (donc des fonctions corticales préfrontales intactes), se souviendra du bras précédemment visité et montrera une tendance à entrer dans un bras moins récemment visité. Un déficit mnésique se caractérisera par un pourcentage d’alternance proche de 50% (visites au hasard). Le projet présenté ici a pour objectif la mise en place d’un test de mémoire « le test d’alternance spontanée en labyrinthe Y » chez le rongeur (rat/souris) pour : 1) étudier les effets potentiels induits par un médicament candidat sur les fonctions cognitives ; 2) tester l’efficacité de médicament candidat sur les déficits cognitifs induits soit par une molécule amnésiante tel que la scopolamine (l’administration de scopolamine induit des changements de connectivité cérébrale observés dans la maladie d’Alzheimer, elle est donc utilisée comme modèle pharmacologique de la maladie d’Alzheimer chez le rongeur) soit par un antagoniste non compétitif du récepteur du N-méthyl-D-aspartate tel que le MK-801 (le dysfonctionnement des récepteurs NMDA est maintenant bien connu dans la schizophrénie, le MK-801 est donc utilisé comme modèle pharmacologique de la schizophrénie chez le rongeur).

Bénéfices attendus

La compréhension des déficiences fonctionnelles et des processus pathologiques est d'une importance vitale afin de développer des thérapies efficaces. En utilisant le comportement exploratoire naturel des rongeurs, le labyrinthe d’alternance spontanée en labyrinthe Y permet d’évaluer la mémoire de travail spatiale à court terme. Le protocole de test du labyrinthe en Y est simple et nécessite des ressources minimales. Il peut également être appliqué pour étudier la mémoire à court terme dans des modèles de rongeurs âgés.

Procédures

La collecte de sang et le prélèvement de cerveau sont des demandes fréquentes dans les études de recherche préclinique. Ils permettent de réaliser des mesures de paramètres biochimiques. Les différents prélèvements (sang + cerveau) sont effectués à la fin du test comportemental ; juste avant la mise à mort de l’animal.

Impact sur les animaux

Lors de l’administration d’un nouvel agent thérapeutique, différents effets indésirables peuvent être observés : inconfort dû à l’injection, des effets secondaires dus aux produits (comme la sédation par exemple)

Devenir

Pour des mesures de paramètres biochimiques, les animaux seront soumis à la fin de l’étude à un prélèvement sanguin et de cerveau.

Remplacement

A ce jour, il n'existe pas de méthodes alternatives permettant d’évaluer les fonctions cognitives. Le recours à l’animal de laboratoire s’avère donc nécessaire.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisés pour chaque étude est fonction du nombre de groupes et du nombre d’animaux par groupe nécessaire pour l’obtention de résultats statistiquement exploitables. Il correspond généralement à ce qui est classiquement utilisé en expérimentation animale. Les données sont présentées en moyenne et d’erreurs standard de la moyenne (SEM). La différence entre les groupes est évaluée à l'aide de tests paramétriques : t de Student et de l'analyse de la variance (ANOVA). Une valeur de p ≤ 0,05 est considérée comme statistiquement significative. NB : Les tests paramétriques sont utilisés en première intention car présentant une puissance statistique supérieure aux tests non paramétriques c’est-à-dire permettant la mise en évidence d’une différence avec des effectifs plus faibles.

Raffinement

Nous portons une attention particulière au raffinement des conditions d’hébergement (enrichissement du milieu, soin aux animaux) et d’expérimentation (méthode de manipulation, durée du test), afin d’assurer à nos animaux des conditions de vie les meilleures possibles. Les animaux seront pesés et leur état général quotidiennement évalué selon notre grille de surveillance pour détecter des signes éventuels de douleurs. De ce fait, si un animal atteint à un moment donné de l'expérience, un de ces points limites définis, il sera immédiatement mis à mort.

Choix des espèces

Les rongeurs sont des modèles simples à élever et leur reproduction est relativement bien contrôlée. Dans le cas de ce projet, la proximité clinique entre le modèle animal et la maladie humaine fait de celui-ci le modèle le plus fiable pour étudier l’effet des traitements sur cette maladie dans toute sa complexité. Les lignées de souris utilisées (selon les protocoles) sont : C57Bl/6 J ou SWISS. D'autres lignées de souris peuvent également être utilisées (C57Bl/6 N, BALB/c, DBA/2, BTBR.....) Les lignées de rats utilisées (selon les protocoles) sont : Wistar et Sprague-Dawley. D'autres lignées de rats peuvent également être utilisées (SHR) 5 -52 semaines au moment du test. Les molécules développées sont destinées à des adultes et personnes âgées.

Onze macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis gardés en vie en vue d'une réutilisation. Pendant un an à un an et demi, chaque animal est colonisé par la bactérie Klebsiella pneumoniae par gavage sous anesthésie, puis subit des prélèvements de sang et des écouvillonnages rectaux répétés, avec radiographie et lavage broncho-alvéolaire en cas de pneumopathie. Le porteur indique que l'infection peut provoquer fièvre, perte d'appétit et gêne respiratoire, traitées par antibiotiques, les animaux étant hébergés seuls au début. Il affirme que le macaque est l'un des seuls modèles permettant de caractériser la réponse immunitaire et qu'aucune alternative n'existe pour cette étude au long cours.

Objectifs

Klebsiella pneumoniae est une bactérie pathogène dont les souches sont souvent résistantes aux antibiotiques, ce qui complique la prise en charge des patients. A ce titre, cette bactérie fait partie de la liste des agents pathogènes prioritaires, émise par l’OMS en 2017, pour lesquels il est nécessaire de mieux caractériser la pathogenèse (processus par lequel la bactérie déclenche la maladie), et de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques et vaccinales. K. pneumoniae colonise fréquemment le tube digestif de l’homme, avant d’être à l’origine de différents types d’infections, comme des bactériémies (présence de bactéries dans le sang) ou des pneumopathies (infections des poumons). Le clone ST258 de K. pneumoniae, apparu récemment en Amérique du Nord et en Europe, s’est propagé rapidement, et est responsable de maladies infectieuses chez les patients atteints de déséquilibres de la flore intestinale. La mise en place d’un modèle pertinent de colonisation intestinale, chez un animal proche de l’homme, est une étape indispensable pour comprendre les mécanismes de colonisation et de pathogenèse de cette souche. Dans ce contexte, nous souhaitons mettre en place un modèle de colonisation du tube digestif par le clone ST258 de K. pneumoniae chez le macaque cynomolgus pour étudier sa capacité à coloniser le microbiote intestinal, pour suivre la durée de portage intestinal et examiner les évolutions génétiques de la souche sur le long terme. Les pathologies infectieuses (bactériémie, pneumopathie) éventuelles, faisant suite à la colonisation intestinale, seront également surveillées. Dans cette étude, la souche ST258 sera comparée à une souche de référence de K. pneumoniae ne possédant pas les mêmes capacités épidémiques.

Bénéfices attendus

Le suivi de l’évolution génétique au sein du microbiote intestinal d’un représentant du clone de K. pneumoniae ST258 permettra de comprendre si les raisons de la diffusion mondiale de ce clone résident dans sa capacité à coloniser le tube digestif sur le long terme et à s’adapter à cet environnement particulier. Cette étude permettra de développer des stratégies thérapeutiques mieux ciblées.

Procédures

Toutes les procédures seront réalisées sous anesthésie : gavage (1, 15-20 min), prélèvements sanguins et écouvillonnages rectaux (J-6, J-1, J1, J3, J5, J7, J9, J15 puis 1/semaine, réalisés en même temps en 15-30 min). Si un animal développe des signes indicateurs de pneumopathie, des procédures supplémentaires seront réalisées pour pouvoir la diagnostiquer et la traiter : écouvillonnages nasopharyngés et trachéaux (1 tous les 2 jours pendant l’infection, 15-30 min), radiographie pulmonaire et lavage broncho-alvéolaire (1, réalisés en même temps en 45-55 min). Le projet est prévu pour une durée comprise entre 1 et 1,5 an.

Impact sur les animaux

La colonisation digestive par K. pneumoniae ne s’accompagne d’aucun signe clinique particulier. Cependant, en cas de passage des bactéries dans le sang ou de pneumopathie d’inhalation, des signes cliniques de l’infection bactérienne peuvent apparaitre : fièvre, perte d’appétit, gêne respiratoire. Ces infections seront traitées immédiatement par antibiothérapie et ne devraient pas durer au-delà de quelques jours. Des critères d’arrêt sont prévus dans le projet en cas de progression de la maladie. Le traitement antibiotique peut causer des diarrhées et entérites (inflammations de l’intestin grêle). L’état des animaux sera observé tous les 2 jours pendant 10 jours après l’antibiothérapie. En cas de symptômes digestifs, les vétérinaires de l’installation seront alertés et mettront en œuvre des traitements en adéquation avec l’expérience.

Devenir

Tous les animaux seront gardés en vie

Remplacement

Aucune méthode alternative n’est possible pour étudier les phénomènes de colonisation et d’infection bactériennes, avec l’intervention notamment du système immunitaire. Cette étude sur le long terme ne peut être réalisée que sur des animaux vivants.

Réduction

Dans ce projet, au maximum 4 doses de la souche ST258 seront testées successivement, chaque fois sur un seul singe, afin de déterminer la charge optimale permettant la colonisation. La dose suivante sera ajustée en fonction du résultat précédent. Pour les deux doses les plus optimales, nous rajouterons 2 singes pour chaque dose de ST258, ce qui permettra de choisir la meilleure dose en ayant des groupes de 3 animaux. Cette stratégie permet de limiter le nombre de singes utilisés. Un groupe de trois autres singes sera infecté avec une souche de référence de K. pneumoniae avec la dose déterminée pour la souche ST258. Les six (2 groupes de 3) singes étudiés sur le long terme représentent le minimum requis pour évaluer et permettre une interprétation statistique fiable des résultats obtenus concernant le portage des bactéries et la comparaison des deux souches.

Raffinement

Le gavage sera effectué sous anesthésie et ne devrait pas provoquer de douleur particulière. Les prélèvements sanguins et les écouvillonnages rectaux seront également pratiqués sous anesthésie. En cas de pneumonie, une radiographie pulmonaire et un lavage broncho-alvéolaire unique pourront être pratiqués sous anesthésie. Hébergement des animaux infectés par K. pneumoniae en individuel conformément à l’agrément (animalerie A2) : - conservation du contact sensoriel par la mise en place de plaques translucides entre les cages latérales, et cages face à face séparées par environ 2 mètres de distance, - distribution 2 fois par semaine d’enrichissements destructibles de type peebletoy ou sachet surprise au lieu d’1 pour les hébergements en groupe. Cet hébergement individuel est nécessaire au début de l'expérience, pour éviter les biais lors de l’évaluation de certains paramètres biologiques tels que la mesure continue de la température (diurne et nocturne) et pour limiter la surexposition bactérienne. Les animaux seront remis en groupe à J21. En cas d’infection, les animaux seront traités par des antibiotiques auxquels les souches bactériennes utilisées sont sensibles.

Choix des espèces

Pour cette étude sur le long terme, le choix s’est porté sur le macaque pour plusieurs raisons : 1/ les PNH sont physiologiquement plus proches de l’homme 2/ les PNH représentent l’un des seuls modèles permettant la caractérisation de la réponse immune au pathogène: les réponses immunitaires sont similaires à l’homme, et les techniques et outils d’exploration de la réponse immunitaire sont disponibles et maitrisés. 3/ Les souris, l’autre modèle permettant une exploration de la réponse immunitaire, sont coprophages (se nourrissant de leurs excréments) et transmettent donc ce pathogène de façon épidémique. Nous utiliserons des singes adultes car ce sont les adultes qui sont colonisés par K. pneumoniae chez l’homme.

54 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent trois formulations à doses croissantes, jusqu'à 100 mg/kg, en injection unique puis pendant cinq jours, avec des prélèvements de sang à la mâchoire sur animal éveillé puis un prélèvement terminal au cœur, pour fixer la dose maximale tolérée en vue d'un dossier d'autorisation de mise sur le marché. Le porteur indique qu'il est probable que les animaux présentent des effets indésirables et fixe des points limites tels que convulsions, détresse respiratoire ou automutilation. Il affirme qu'aucune méthode alternative ne reproduit l'effet de l'"organisme entier" sur les molécules et qu'il est "indispensable de recourir à l'animal de laboratoire".

Objectifs

L'objectif de ce projet est de déterminer la dose maximale tolérée de trois formulations différentes. Chaque formulation sera administrée à la dose de 10, 50 et 100 mg/kg.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus de ce projet sont de déterminer la dose maximale tolérée pour les trois formulations testées aprés une administration unique ou une administration répétée pendant 5 jours. La classe thérapeutique du principe actif est Neurologie, le but étant de déterminer les doses cibles pour les futures études de toxicologie demandées par les autorités pour un dépôt de dossier AMM.

Procédures

- Les animaux auront une simple administration en période 1 puis aprés une période de repos d'au moins 3 jours, ils auront une administration répétées pendant 5 jours (administrations Intra péritonéale en période 1 et 2). - Les prélèvements seront de 3 prélèvements par animal en période 1 juste aprés administration à 30min, 2h et 6h. Puis les animaux auront une période de repos d'au moins 3 jours. En période 2, les animaux auront également 3 prélèvements aux même temps aprés la cinquième et dernière administration. Volume maximal prélevé: 60 µl Les prélèvements se font sur animal vigile (microsampling à la veine mandibulaire) ou sous anesthésie (prélèvement terminal en intra-cardiaque).

Impact sur les animaux

Le but étant de déterminer une dose maximale, il est fort probable d'avoir des signes d'effets indésirables sur les animaux. Les animaux seront observés au minimum deux fois par jours pour un prise en charge rapide de l'animal si besoin. Les points limites ou points d'arrêt anticipés sont: - Immobilité prolongée de l'animal, décubitus - Suffocation, convulsion, détresse respiratoire - Apparence physique dégradée, absence de toilettage (ex : poil ébouriffé ou souillé) - Changements majeurs de comportements (ex : automutilation, agitation intense...)

Devenir

Les animaux seront euthanasiés conformément aux bonnes pratiques vétérinaires et à la réglementation en vigueur. Suite à cette procédure, des tissus (coeur, cerveau, poumons, reins, foie, rate, pancréas, muscle et tube digestif) seront collectés pour analyse

Remplacement

Le but de ce projet est de déterminer une dose maximale tolérée. La classe thérapeutique des formulations testées: neurologie. Aucune méthode alternative ne permet actuellement de reproduire les effets de l'organisme entier sur les molécules, il est indispensable de recourir à l'animal de laboratoire.

Réduction

Dans ce projet, 54 animaux seront inclus (27 male et 27 femelle). Les animaux seront répartis en 9 groupes de 6 animaux. C'est le nombre d'animaux minimal requis pour avoir des résultats interprétables.

Raffinement

Durant toute la phase expérimentale, les animaux seront hébergés par groupe de 6 dans une même cage comprenant de la litière et du matériel d'enrichissement (ex: nid, bois à ronger). Un suivi quotidien (2 fois par jour à minima) sera mis en place pour l'observation générale des animaux et la détection précoce pour une prise en charge rapide d'éventuels effets secondaires (observation de l'état de santé général, comportement de l'animal....).

Choix des espèces

La souris est l'espèce utilisée dans ce projet. Cette espèce est bien décrite et caractérisée dans la littérature et son utilisation est conseillée (OECD) pour les essais de produits pharmaceutiques. La souche C57BL6 est particulièrement utilisée dans le domaine de la neurologie. Jeune adulte. Stade de developpement requis pour ce type d'étude

1340 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont infectées par la tuberculose par instillation dans le nez sous anesthésie, pour identifier les gènes permettant au bacille de persister et de se transmettre. Le porteur indique que l'infection pulmonaire peut provoquer des signes cliniques aux stades avancés, des points limites précoces déclenchant l'élimination des animaux en souffrance. Il affirme qu'aucun modèle cellulaire ne rend compte des phases tardives de la maladie et que le modèle souris est "incontournable".

Objectifs

Etudier les interactions entre l’hôte et les mycobactéries pathogènes est une étape clé dans l’optique d’identifier des cibles thérapeutiques et/ou des stratégies vaccinales nouvelles pour la lutte contre la tuberculose. Notre équipe s’attache, au travers de la manipulation de l’agent pathogène lui-même, à identifier les adaptations et facteurs permettant aux bacilles de la tuberculose de persister chez l’hôte et à se transmettre d’un hôte à l’autre et à comprendre le mécanisme moléculaire de fonctionnement de ces déterminants.

Bénéfices attendus

Les résultats attendus doivent apporter des connaissances sur les mécanismes de la pathogénie mycobactérienne mais aussi sur l’importance de certains composés pour la survie de la bactérie chez l’hôte, et l’induction de la pathologie. Ces dernières informations sont essentielles pour valider certaines enzymes ou certaines voies de biosynthèse comme cibles thérapeutiques. Nos travaux se focalisent sur les adaptations et facteurs permettant aux bacilles de la tuberculose de persister chez l’hôte et à se transmettre d’un hôte à l’autre. Les informations sur ces étapes du cycle infectieux sont extrêmement limitées et il n’existe pas de modèle cellulaire pouvant se substituer au modèle animal.

Procédures

Les animaux seront soumis à 2 interventions: 1) une injection d'anesthésique par voie intrapéritonéale qui conduira à une sédation de 15 min environ; 2) une instillation intranasale de la solution infectante réalisée sur les animaux anesthésiés.

Impact sur les animaux

Les protocoles consistent à inoculer un agent infectieux, une mycobactérie pathogène. Une infection principalement pulmonaire va donc en résulter. Dans les premières semaines de l’infection, les animaux ne présentent aucun signe de souffrance. Dans les stades avancés, les animaux infectés peuvent présenter des signes cliniques.

Devenir

Mise à mort. Les animaux seront infectés par des agents pathogènes, les bacilles de la tuberculose, et seront sacrifiés avant prélèvement d'organe.

Remplacement

Différents modèles cellulaires ou animaux sont utilisés par les équipes travaillant sur la tuberculose. Malheureusement les modèles cellulaires ne permettent pas à l’heure actuelle de rendre compte de la totalité des étapes de l’infection d’un hôte par les mycobactéries pathogènes. Ainsi il n’existe aucun modèle cellulaire pertinent pour l’étude des phases tardives de la tuberculose telles que la persistance ou la transmission. Le modèle animal est donc incontournable à l’heure actuelle. Dans ce contexte, le modèle animal le plus couramment utilisé est le modèle souris. Ce modèle reproduit notamment au niveau immunologique bon nombre des observations faites chez l’homme.

Réduction

Les différentes phases des projets (clairement identifiées dans les procédures détaillées) seront suivies de décisions de poursuite ou d’arrêt de l’étude en fonction des résultats. Nos expériences antérieures nous ont fourni des indications sur la taille des lots d’animaux à respecter pour obtenir en première intention des résultats statistiquement significatifs. Toutes les expériences impliquant des animaux font l’objet d’un protocole expérimental écrit et validé par le responsable de l’animalerie. Nous utilisons des lots d’animaux homogènes pour réduire la variabilité. Enfin, nous essayons d’analyser plusieurs paramètres sur un même lot d’animaux (par exemple : préparation d’ARN, cytométrie de flux et charges bactériennes).

Raffinement

Dans toutes les expériences, les souches de souris ont été choisies en fonction de l’objectif de l’expérimentation (détaillé dans le descriptif de la procédure expérimentale). L’état sanitaire et le bien-être des animaux sont évalués tout le long de l’expérience par des personnels formés et des points limites ont été définis. La souffrance et/ou le stress animal sont présents à deux niveaux dans nos expériences : i) lors de l’anesthésie et de l’infection des animaux,et ii) lors de l’inflammation pulmonaire chronique et des dommages tissulaires induits par l’infection mais où nous mettons en place des points limites précoces pour suivre les animaux et intervenir rapidement. Ces deux niveaux de douleurs font l’objet d’une prise en charge spécifique indiquée dans les procédures respectives et déjà appliquées dans nos projets antérieurs. Lors de l'infection des animaux, ceux-ci sont au préalable anesthésiés. Le second niveau de stress/douleur est lié à l'induction de la tuberculose expérimentale. Les expériences que nous réalisons sont limitées à une période de temps et à des doses infectieuses qui ne doivent pas générer de signes cliniques de la maladie. Cependant, nos expériences antérieures ont montré que parfois, et pour des raisons encore inconnues, les animaux peuvent développer des signes cliniques plus précocement qu’attendu. Ces évènements sont rares. Cependant, dès le premier jour d’infection et tout au long de l’expérience, la surveillance des douleurs chroniques est réalisée par observation directe et journalière des animaux par du personnel formé. Les signes de douleur ou de stress sont guettés et conduisent à l’élimination immédiate des animaux en souffrance. Une grille de scoring a été mise en place pour un suivi adapté.

Choix des espèces

Il existe plusieurs modèles animaux (souris, cobaye, lapin, porc, bovin, primate non humain) pour la tuberculose chacun présentant des avantages et des inconvénients. Pour notre projet visant à explorer les interactions hôte/pathogène par le biais de l'étude de souches bactériennes mutantes, la souris constitue le modèle de choix en raison i) de l'existence et de l'excellente caractérisation des fonds génétiques de résistance variable à la pathologie, ii) du fort degré de convergence avec les paramètres de l'immunité protectrice chez l'homme, iii) de la prédominance des outils d'analyse (souris transgéniques, réactifs immunologiques disponibles) par rapport aux autres espèces envisageables. Nous n’utiliserons pour ce projet que des souris adultes et, si possible, par soucis d’homogénéité, âgées entre 6 et 10 semaines.