Procédures modérées

216 souris vont être utilisées, toutes tuées à huit semaines, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Porteuses de la maladie de Charcot-Marie-Tooth, elles passent par des tests de force et de coordination, suspension à une grille retournée, tapis roulant et barre crantée, puis une mesure de la force musculaire sous anesthésie sans réveil. Le porteur cherche une "preuve de concept thérapeutique" par croisement génétique pour une maladie qu'il décrit comme incurable, bénéfice formulé au conditionnel. Il affirme qu'une étude sur cellules ne peut suffire car les effets sur la coordination et la force ne s'évaluent que sur l'organisme entier.

Objectifs

Le but de ce projet est de développer une preuve de concept thérapeutique pour la maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT) en utilisant des modèles de souris. La maladie se manifeste dans l’enfance par une faiblesse musculaire distale, une perte sensorielle et un déficit de coordination évoluant vers une incapacité motrice chez les patients adultes. La CMT est caractérisée par une faiblesse musculaire et des anomalies de gaines de myéline qui entourent et isolent les fibres nerveuses. Ces caractéristiques sont retrouvées chez les modèles souris de la CMT. Le but de notre étude est d'utiliser ces souris et de moduler l'expression du gène impliqué dans la maladie pour tenter d'atténuer les symptômes musculaires et nerveux. Nous réaliserons cette modulation par des techniques de croisement génétique.

Bénéfices attendus

Cette étude va permettre une meilleure compréhension des mécanismes pathologiques à l’origine de la maladie, causant des défauts à la fois dans le tissu musculaire et dans le tissu nerveux. Ce projet pourrait également conduire à une preuve de concept thérapeutique pour une maladie aujourd’hui incurable.

Procédures

Une partie des animaux (14) sera utilisée pour évaluer le phénotype des souris transgéniques (analyses purement observatoires de la naissance à 8 semaines). Une partie sera utilisée uniquement pour les croisements (21 ou 42). L’autre partie des animaux (entre 80 et 160 en fonction des résultats obtenus) seront soumis à une série de tests comportementaux pour évaluer la force musculaire et la coordination motrice. Pour évaluer leur force générale, leur durée de suspension à une grille retournée sera mesurée (durée 3x60s). Pour évaluer leur coordination motrice, les animaux se déplaceront sur un tapis roulant (max 60s) et une barre crantée (10x30s environ). Pour évaluer la force musculaire développée, la mesure des propriétés contractiles se fera sous anesthésie générale (procédure d’une heure, sans réveil).

Impact sur les animaux

Dans cette étude, nous utiliserons un modèle de la maladie de Charcot-Marie-Tooth dont les caractérisations ont déjà été effectuées et les animaux ne présentent aucun signe de douleur et aucune incapacité locomotrice. Pour les animaux transgéniques, la modulation d’expression du gène d’intérêt peut engendrer une faiblesse musculaire, nous effectuerons une étude de phénotype dommageable. Les nuisances ou effets indésirables causés par les différents tests phénotypiques sont les suivants : pour la mesure de force générale, le fait d’être suspendu à une grille engendre du stress physique chez l’animal.

Devenir

Les animaux de cette étude seront mis à mort à 8 semaines après caractérisation comportementale. Une étude histologique des tissus affectés sera ensuite effectuée.

Remplacement

Le modèle souris étant physiologiquement et structurellement assez proche de l’Homme, il nous permettra d’étudier d’une part la physiopathologie de la maladie de Charcot-Marie-Tooth et d’autre part de mieux comprendre les voies de signalisation impliquées dans le développement de cette maladie. De plus, une étude exclusivement réalisée sur des cellules ne pourrait pas se suffire à elle-même car les effets sur l’ensemble de l’organisme et l’évaluation de la force musculaire, de la coordination motrice et de la conduction nerveuse seraient impossibles à évaluer. Une étude sur culture de cellules mutantes ne peut être envisagée car les symptômes décrits ne se développeraient pas et la caractérisation du modèle serait alors impossible.

Réduction

Les études histologiques et procédures expérimentales seront réalisées avec un nombre d’animaux qui sera réduit au maximum pour obtenir une puissance statistique suffisante. Nos connaissances sur les modèles murins et les études réalisées sur d’autres thérapies montrent que 10 souris par sexe et par groupe pour l'étude comportementale seront nécessaires pour obtenir une étude concluante avec des tests statistiques adéquats.

Raffinement

Les nouveau-nés seront hébergés avec leurs parents jusqu’au sevrage. Pour le nouveau-né, la souffrance sera évaluée visuellement quotidiennement : capacité à se retourner, couleur de la peau, capacité à se mouvoir. Des nids seront disposés dans chaque cage et la litière sera changée hebdomadairement afin de maintenir les animaux au propre et au sec. La pesée des animaux sera réalisée 1 fois par semaine. Une perte de poids de 20% en une semaine conduira à l’arrêt du protocole. Le bien-être des animaux sera contrôlé quotidiennement afin de détecter au plus tôt les premiers signes de souffrance comme l’apathie, la prostration, l’abaissement des paupières et l’apparition d’une cyphose. Si des difficultés de locomotion apparaissent, de la nourriture sera placée dans la cage afin de soulager l’animal dans ses déplacements. Si les animaux transgéniques sont très faibles, de la nourriture en gel leur sera procurée. La plupart des tests réalisés sur les animaux dans cette étude sont non invasifs, ce qui limite la probabilité d’apparition de douleur. Pour les mesures de force in situ, l'animal sera anesthésié par injection intrapéritonéale d'un mélange de produits anesthésiants et analgésiques, permettant d'éliminer le stress et la douleur liés à la procédure. L'animal sera placé sur une plaque chauffante tout au long de la procédure pour maintenir sa température corporelle à sa valeur basale. Un contrôle visuel de la respiration sera effectué. En cas de douleur observée au cours de l’étude, un analgésique sera administré (buprénorphine à différentes doses selon l'intensité de la douleur). L'étude sera stoppée prématurément si nécessaire pour éviter des douleurs aiguës pendant de longues périodes.

Choix des espèces

Afin de comprendre les mécanismes moléculaires aboutissant à la maladie de Charcot-Marie-Tooth et d’évaluer les effets d’une thérapie, nous avons besoin d’effectuer des expériences physiologiques in vivo. Ces mesures ne peuvent pas être réalisées sur d’autres espèces évolutivement plus éloignées de l’Homme car la structure des muscles et des nerfs, les deux tissus principalement touchés, est trop différente. D’une part, une étude sur des cellules ne pourrait pas se suffire à elle-même car les effets sur l’ensemble de l’organisme et l’évaluation des bénéfices sur la structure des fibres nerveuses et musculaires, sur le la coordination motrice et la force musculaire seraient impossible à évaluer. D'autre part, une étude sur culture de cellules ne peut être envisagée car le phénotype pathologique ne se développe pas et le bénéfice sur les paramètres décrits ci-dessus ne peut être mesuré. Pour moduler l'expression du gène d’intérêt, nous ferons un croisement génétique de souris et nous étudierons les effets de ce croisement à 8 semaines, car à cet âge le phénotype de la maladie est exprimé (défauts moteurs et structurels), ainsi nous pourrons savoir assez tôt si la modulation de ce gène est bénéfique.

36 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ces souris immunodéprimées reçoivent une greffe de cellules de cancer du sein humain dans la glande mammaire, puis une injection d'un peptide radiomarqué et une imagerie sous anesthésie, avant une ponction cardiaque qui les tue. L'objectif est de vérifier où se fixe ce traceur dans l'organisme, première étape avant une éventuelle application diagnostique ou thérapeutique laissée au conditionnel. Le porteur affirme que les résultats in vitro ne suffisent pas et juge le recours à des souris porteuses de tumeurs "indispensable".

Objectifs

Le ciblage de récepteurs de neuropeptides par des médicaments radiopharmaceutiques connait un réel engouement aujourd’hui pour l’imagerie et la thérapie des cancers. Il a été montré une forte expression du récepteur Y5 au neuropeptide Y dans 11 lignées cellulaires tumorales (dont le sein, ovaire, colon, prostate) quel que soit le grade et le phénotype. Un programme de recherche a été établi visant à caractériser le récepteur Y5 dans diverses lignées cellulaires tumorales humaines et à développer le premier agent de ciblage utilisable en imagerie nucléaire et en thérapie. Un premier analogue du NPY spécifique du récepteur Y5 pouvant être radiomarqué avec des radiométaux (nom de code du composé : tg3) a été développé. Les résultats in vitro obtenus jusqu’à présent démontrent la bonne affinité du composé pour le récepteur. Le présent projet de recherche préclinique vise à tester in vivo ce peptide radiomarqué à des fins diagnostiques sur des modèles murins de cancers du sein exprimant ces récepteurs Y5.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra une avancée en recherche préclinique sur la thématique des radiothéranostiques (diagnostiques et thérapeutiques). Si ce premier analogue du neuropeptide Y donne de bons résultats in vivo en imagerie TEP, nous pourrons envisager une étude thérapeutique plus poussée (TRT : Targeted Radiotherapy) en utilisant ce même ligand radiomarqué avec un radionucléide thérapeutique.

Procédures

- xénogreffes orthotopiques de cellules tumorales (cancer du sein) dans les glandes mammaires sous anesthésie gazeuse (durée 10min) pour les 24 souris balb/c nude - 1 Injection intraveineuse au niveau de la queue contenant les radiotraceurs sous anesthésie gazeuse pour les 36 souris (durée 5 min) - 1 imagerie pour la moitié des effectifs (soit 18 souris) sous anesthésie gazeuse (durée 35 min) - 1 ponction cardiaque terminale pour les 36 souris sous anesthésie gazeuse 3% (durée 5min)

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues seront : 1) l'inoculation des tumeurs au niveau des glandes mammaires pouvant engendrer un stress 2) une pousse de tumeur trop importante ou une nécrose potentielle de la tumeur peut entrainer une gêne localisée 3) les anesthésies répétées pour la mise en place du modèle et pour l'imagerie peuvent impactées la souris. 4) la mise à mort en fin d'étude.

Devenir

A la fin de la procédure, les 36 souris seront mises à mort. Le sang et les organes seront prélevés pour un comptage radioactif et analyses immunohistochimiques ultérieures.

Remplacement

Les résultats in vitro ne sont pas suffisants pour valider le devenir de l’analogue radiomarqué in vivo. L’utilisation de modèles animaux porteurs de tumeurs avec une forte expression du récepteur Y5 est indispensable pour déterminer la faisabilité d’un ciblage oncologique du peptide tg3.

Réduction

Les expérimentations ont été conçues afin d’utiliser le moins d’animaux possibles. Pour l'étude du peptide tg3 radiomarqué avec un radioisotope dédié au diagnostic TEP, il est nécessaire de visualiser leur biodistribution in vivo et d’identifier les organes présentant une forte expression des récepteurs Y5. Deux modèles murins de cancers du sein dont la présence du récepteur Y5 a été validée in vitro seront étudiés. Une étude préliminaire sur des souris saines (sans tumeur) permettra la comparaison de fixation du radiopeptide sur les différents organes. Pour chaque groupe, le ligand spécifique du récepteur Y5 est comparé à un peptide similaire dont la fixation à Y5 est nulle. Pour cette étude de validation de la biodistribution du radiopeptide, un t-test sera réalisé avec un nombre minimum de 6 souris par condition. Ce nombre permet de prendre en compte une pousse tumorale hétérogène.

Raffinement

Les souris sont placées dans des conditions optimales (température, hygrométrie, cycle jour/nuit 12h/12h, enrichissement des cages) au sein d’une animalerie de recherche agréée. Les animaux sont nourris ad libitum et toute manipulation invasive sera précédée d’une anesthésie générale sous isoflurane 2%. Nous avons choisi des points limites clés qui permettent de prévenir une détérioration de l’état clinique générale de l’animal dans le but d’éviter une quelconque souffrance. Les points limites sélectionnés sont les suivants : perte de poids supérieure à 20%, déshydratation, immobilité de plus de 1h (signe d’une douleur aigüe), ulcération et limitation de la taille de la tumeur.

Choix des espèces

Le modèle souris est communément utilisée en oncologie. La Balb/c nude est une souris d’une souche consanguine immunodéprimée et sans poil qui en fait l’un des meilleurs modèles pour la greffe orthotopique de tumeur humaine au niveau de la glande mammaire. La souris Balb/c sera utilisée pour l’étude de biodistribution sans tumeur puisqu’elle présente le même fond génétique que la Balb/c nude. Les souris seront réceptionnées à 8 semaines et mises en quarantaines pendant 2 semaines. Les xénogreffes seront initiées à 10 semaines de développement. A ce stade, la souris est une jeune adulte. Les prises de greffe sont plus homogènes sur des individus jeunes. La pousse tumorale dure entre 2 et 4 semaines (volume minimum de 150 mm3). Les études in vivo par imagerie TEP suivi des biodistributions de l'analogue tg3 radiomarqué et de sa version "scrambled" sur les souris xénogreffées peuvent être réalisées. Pour les souris Balb/c, les biodistributions des peptides radiomarqués seront réalisées entre 12 et 14 semaines de développement pour pouvoir être comparables aux souris xénogreffées.

2 178 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une plaie cutanée dans le dos sous anesthésie, puis des injections quotidiennes d'anticorps et de molécules activant ou inactivant leurs fibres nerveuses sensorielles, avant le prélèvement des ganglions nerveux, de la moelle osseuse et de la peau. L'objet est de décrire le dialogue entre nerfs sensoriels et cellules immunitaires pendant la cicatrisation, avec des retombées pour les grands brûlés renvoyées au conditionnel. Le porteur affirme qu'aucun modèle cellulaire ne peut se substituer à la souris, qu'il juge "incontournable".

Objectifs

En Europe, plus d’1,5 millions de personnes sont aujourd’hui traitées pour des lésions graves de peau (brûlures, coupures, ulcères). Dans la majorité des cas, ces lésions sont associées à une douleur chronique, une immobilité, une possible défiguration et très souvent des infections, pouvant entraîner des complications médicales graves, voire la mort…Les blessures ne guérissent pas car la couche profonde de la peau, le derme, ne se régénère pas. Le derme est une structure essentielle car il permet d’apporter les nutriments et l’oxygène nécessaire au bon fonctionnement de la peau. Il sert également de support mécanique à l’épiderme et aux structures annexes de la peau : les follicules pileux, les glandes sudoripares, ou encore les vaisseaux sanguins. Les stratégies mises en place pour régénérer le derme fonctionnel ainsi que ses appendices sont un enjeux sociétal majeur. En effet, la régénération dermique permettrait de rétablir la qualité de vie des patients. On sait aujourd’hui que l’innervation et les cellules immunitaires jouent un rôle important dans le maintien de l’intégrité de la peau, en condition physiologique. Cependant, leurs interactions n’ont pas été étudiées dans un contexte lésionnel. Nous proposons, dans ce projet, d’étudier le dialogue entre les cellules nerveuses de la peau et les cellules immunitaires après une lésion de la peau. Nos études préliminaires montrent qu’une dénervation est néfaste pour la réparation tissulaire. C’est pourquoi nous souhaitons désormais étudier de manière plus approfondie comment les cellules nerveuses contrôlent exactement l’arrivée de cellules immunitaires dans la peau pour améliorer la régénération. L’ensemble de ce travail va permettre de comprendre comment améliorer la régénération de la peau et devrait à terme permettre le développement des traitements qui pourraient bénéficier à des millions de patients souffrant de lésions cutanées graves telles que les brûlures et les traumatismes cutanés.

Bénéfices attendus

Ce projet pourrait mettre en évidence pour la première fois les dialogues entre nocicepteurs et cellules immunitaires au cours de la régénération cutanée. Cela pourrait etre bénéfique pour des milliers de patients souffrant de brulures graves ou de lésions traumatiques importantes.

Procédures

Lésion cutanée sous anesthésie gazeuse (Environ 30 minutes) : 1 par animal Injection : anticorps bloquant, 1 fois par jour par animal Injection: différentes sondes, 1 fois par jour par animal Injection de molécules permettant l'activation ou l'inactivation des fibres nerveuses sensorielles deds souris transgéniques: 1 fois par jour par animal Injection sérum physiologique et anti-inflammatoire: 15 min avant la chirurgie puis 24h après chirurgie, 1 fois par jour par animal (Toutes les injections se feront également sous anesthésie gazeuses flash ( 1 min / animal))

Impact sur les animaux

La lésion cutanée effectuée est locale (peau du dos) et transitoire. Généralement, la lésion est totalement fermée (ré-épithélisation) après 12-14 jours. Aucune infection n’a été reportée. En revanche, il est important de noter que les souris peuvent avoir une mobilité réduite pendant 48 à 72h et avoir des difficultés à se suspendre sur les grilles qui contiennent les croquettes. C'est pourquoi nous placerons des croquettes hulidifiées au sol, ainsi que de l'hydrogel. De plus, les souris recevront deux doses de metacam afin de réduire la douleur associée à cet acte chirurgical. Les différents produits injectés ne sont pas douloureux; cependant les souris seront anesthésiées pour recevoir ces injections car la préhension des souris ne sera pas possible en raison de la lésion. L'injection des produits se fera donc sous anesthésie et les injections des différents produits se feront lors d'une seule (et flash) anesthésie par jour.

Devenir

A l'issue de toutes les procédures les animaux seront sacrifiés afin de prélever les organes, majoritairement les ganglions de la racine dorsale, la moelle osseuse et la peau afin d'étudier les intercations entre les cellules immunitaires, les fibroblastes et les neurones sensorielles.

Remplacement

Ce projet vise à étudier les dialogues entre nocicepteurs et les neutrophiles au cours des processus de cicatrisation cutané. Il n'existe à ce jour aucun modèle cellulaire ou explant in vitro qui pourrait se substituer à l'utilisation d'un modèle animal. En effet, les nocicepteurs ayant leur corps cellulaire (Dorsal Root ganglion, moelle épinière) à distance de leur terminaison nerveuse (peau), leur étude ne peut se faire que sur des modèles animaux. De ce fait, les modèles de souris sont des éléments clés et incontournables pour étudier les dialogues entre Nocicepteurs-Neutrophiles-fibroblastes, in vivo. Les neuropeptides ou cytokines identifiées dans les processus de réparation tissulaire, seront testées sur des modèles d'explants de peaux humaines.

Réduction

L'expérience du porteur du projet dans l'étude nous permet d'anticiper et d'optimiser le nombre d’animaux à analyser dans chaque modèle (12 souris par groupe et par temps pour les experiences de scRNA seq, ou 4 souris par goupe / temps / conditions pour l'immunofluorescence, par exemple). Les expériences qui seront réalisées, in vivo, ont été conçues de façon à n’utiliser que le nombre strictement minimum de souris nécessaire à l’obtention de données validées statistiquement (nombre déterminé sur la base de la littérature et de l'expérience des porteurs du projet dans les expériences réalisées).

Raffinement

Moins de 0,5% de mort ont été reportés par le porteur du projet au cours de ces processus de lésion de la peau. Lors de la mise en place des procédures expérimentales l’état clinique des animaux sera surveillé tous les jours. Après lésion cutanée, les souris seront monitorées deux fois par jour pendant les 24 premières heures, puis tous les deux jours jusqu'à ré épithélisation. De l’hydrogel sera placé dans le compartiment inférieur de la cage. De plus, nous analyserons les paramètres suivants : poids, température, signes extérieurs de stress tels que le comportement, la prostration ou l’aspect du pelage (poils luisant ou bien collé et gras etc). Si lors d’une procédure expérimentale nous détectons une perte de poids importante ou bien un comportement apathique, les animaux seront alors euthanasiés.

Choix des espèces

Afin d'étudier les interactions entre les nocicepteurs et les neutrophiles, nous avons besoin d'utiliser des outils transgéniques permettant de suivre les nocicepteurs / neutrophiles ainsi que des outils permettant une inhibition des nocicepteurs. Pour cela, l'espece animale la plus adaptée est la souris. En effet, de nombreuses souris transgéniques sont d'ores et deja disponibles (dans le laboratoire) pour la modulation des nocicepteurs (activation, inhibition et depletion). Ainsi, la souris nous semble être la meilleure espèce animale pour étudier les interactions entre nocicepteurs / neutrophiles et fibroblastes au cours de la cicatrisation cutanée. Enfin, il a été montré que ce modele particulier de lésion se rapprochait le plus de mode de cicatrisation chez l'homme - en comparaison avec le simple modèle de punch de 8 mm ou 12 mm, qui cicatrise par contraction. Les animaux seront utilisés à l'age adolescent et adulte (30-35 jours après la naissance). Dans ce modèle, la régénération n'a été étuddiée qu'entre 28 et 35 jours après la lésion. Des données non publiées - à ce jour - tendent à montrer que la régénération du tissus cutanné diminue à partir de 6 mois d'âge.

3 020 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent une ou plusieurs chirurgies cérébrales et l'implantation de cathéters, puis s'auto-administrent de la cocaïne ou de l'alcool pendant plusieurs mois, certains selon des protocoles conçus pour induire une consommation de type addiction. Le porteur veut cartographier les circuits reliant contexte social et prise de drogue, et annonce des retombées thérapeutiques et pour les politiques de réduction des risques, formulées au conditionnel. Sur le remplacement, il affirme que l'étude d'un comportement volontaire exige un "organisme vivant entier" et conclut que le rat est un "modèle de choix, ne pouvant être remplacé".

Objectifs

La consommation d'alcool ou la cocaïne se fait souvent en soirées, en contexte social. Cependant le rôle de ce contexte social n'est pas bien déterminé. Chez le rat comme l'humain, la présence d'un congénère diminue la consommation de cocaïne. Cette réduction est plus importante si le congénère est inconnu ou naïf à la cocaïne. A l'inverse, la présence d'un congénère augmente la consommation d'alcool. Le contexte social a donc un effet opposé selon la drogue consommée et le type de congénère présent. Au niveau neurobiologique, lorsque l'activité des neurones du noyau subthalamique (NST) est modulée, l'effet de la présence d'un congénère est diminué. Dans ce projet nous étudierons le substrat neurobiologique de ces effets étendu aux réseaux impliquant le NST. Notre hypothèse est que les structures limbiques (Cortex préfrontal, l'insula et l'amygdale) connectées au NST sont impliquées dans la modulation de la consommation de drogue induite par le contexte social. L'objectif est de caractériser les substrats cérébraux responsables de l'influence du contexte social lors de prise de drogues et de comprendre les différences potentielles en fonction du sexe et de la drogue. Nous étudierons, chez le mâle et la femelle, la contribution des voies cortico-NST, insula-NST ou amygdalo-NST quand les animaux ont pour récompense : 1) la cocaïne, 2) l'alcool ou 3) l'accès à un congénère. Pour cela, les rats consommeront volontairement de la cocaïne ou de l'alcool. Le rat, libre de ses mouvements, devra appuyer sur un levier afin d'obtenir de la drogue. Le rat consommera soit seul, soit en contexte social: - en présence d'un congénère dont l'identité variera - avec la diffusion de vocalises ultrasoniques de différents types, modalité principale de communication des rats. Tout d'abord l'activité neuronale des voies étudiées sera mesurée pour confirmer leur implication dans le comportement de consommation de drogue en contexte social. Puis l'activité de ces voies sera manipulée afin de déterminer leur rôle. Ce travail conduira a une meilleure compréhension des susbtrats neurobiologiques de l'influence du contexte social sur la consommation de drogue. En déterminant les substrats biologiques pertinents, il sera possible d'élaborer des thérapies chirurgicales voire pharmacologiques. De plus, l'étude du contexte social permettra de déterminer son rôle dans la consommation de drogue et d'améliorer l'accompagnement des consommateurs voire réduire les risques de consommation.

Bénéfices attendus

La consommation de drogue a généralement lieu en contexte social, lors de soirée ou de fête comme pour l'alcool. Ainsi la présence d’autres individus, consommateurs ou non, amis ou étrangers, influence notre consommation. Actuellement chez l’animal, l’addiction est étudiée avec le protocole d’auto-administration de drogue. Le rat notamment, s’auto-administre l’ensemble des agents toxicologiques consommés par l’humain dans ce protocole. Dans celui-ci, le rat est vigil et libre de ses mouvements, et a accès à un levier. Ce n’est que lors de l’appui volontaire du rat sur ce levier, qu’une dose de drogue lui est délivrée. Néanmoins peu d’études scientifiques s’intéressent à l’influence contexte social et la présence de congénère sur la consommation de drogue. Il a été montré que chez l’humain comme chez le rat, la consommation de cocaïne diminuait en présence d’un congénère, tandis que celle d’alcool augmente dans ces mêmes conditions. Les rats ont ainsi des comportements proches de celui des humains lors de consommations de drogue en présence d’un congénère. Ainsi la présence d’un congénère rat permet une approche plus écologique et plus réaliste de la consommation de drogue chez l'humain. De plus, il est nécessaire de déterminer les substrats neurobiologiques responsables de ces effets. Le but de ce projet est de découvrir quels sont les substrats cérébraux pour mieux comprendre les processus émotionnels en lien avec la prise de drogue, notamment l’effet du contexte social, qui peut être protecteur ou non en fonction de la drogue consommée. En plus d’améliorer les modèles animaux d’addiction en implémentant le contexte de consommation, ce projet génèrera des résultats à fort impact translationnel. En effet, les résultats peuvent soutenir ou pas les politiques de réduction des risques de consommation qui suggèrent le développement de salles de consommation par exemple. Ce projet apportera également de nouvelles perspectives sur la physiopathologie de l’addiction et devrait confirmer le potentiel thérapeutique de la manipulation du NST dans cette pathologie et ses effets secondaires potentiels. De plus, il permettra aussi de mettre en évidence le rôle du NST dans les comportements sociaux, ce qui pourrait lui donner un autre intérêt dans le contexte de recherche des bases neurales de certains troubles de la cognition sociale tels que celui du spectre autistique.

Procédures

L'ensemble des animaux de ce projet seront soumis au moins une fois à un acte chirurgical, réalisé sous anesthésie générale. Afin d’enregistrer ou de moduler l’activité cérébrale, nous réalisons des chirurgies cérébrales. Les animaux sont sous anthésie générale. Chirurgies : -1670 animaux seront soumis à un seul acte (1670 chirugie cérébrales (durée:1h30), -1350 animaux seront soumis à deux actes (30 qui auront 2 chirurgies cérébrales (durée:1h et 10h), espacés d'au moins 3 semaines), 1320 chirurgie cérébrales (durée: 2h30)et implantation cathéter pour l’auto-administration de cocaïne (durée:1h) ). Dans les approches comportementales: -1320 animaux s’auto-administreront la cocaïne quotidiennement durant 2-3 mois (sessions de 2h (consommation récréative) ou sessions de 6h durant 20 jours (protocole permettant d’induire une consommation de type « addiction »). -1320 animaux s’auto-administreront l’alcool quotidiennement durant 3 à 5 mois (sessions de 1h (consommation récréative) ou sessions de 14h durant 1 mois et demi tous les 48h (protocole d’accès intermittent à l’alcool pour induire une consommation de type « addiction »)). -330 animaux travailleront pour obtenir une récompense sociale (une interaction avec un autre rat à travers un grillage) quotidiennement durant 1 à 2 mois (sessions de 2h ou sessions de 6h (Protocole de ratio progressif, l’animal doit fournir de plus en plus d’appui pour une même récompense)

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont les conséquences ‘classiques’ à court terme des interventions chirurgicales. Dans les jours suivant l’opération, les animaux peuvent perdre un peu de poids, présenter une activité réduite. Dans le cas de l’implantation de fibres optiques, les animaux peuvent ressentir une gêne due au poids du chapeau protecteur fait en ciment dentaire. Plus rarement, les animaux peuvent présenter un saignement au niveau des cicatrices. Les animaux sont suivis quotidiennement les jours suivant l’opération afin d’anticiper et de soulager une nuisance potentielle. En général, ces nuisances s’estompent en 2-3 jours. Les animaux sont isolés durant cette période. Un autre type de nuisance, pouvant engendrer du stress, est l’appariement fait entre les animaux de façon aléatoire à la réception des individus. Lorsque l’alimentation devient contrôlée (les animaux ne sont pas restreints, mais pas en accès libre), un sujet très dominant peut empêcher son partenaire de cage de s’alimenter correctement. Enfin, les matériaux utilisés pour fabriquer et maintenir les cathéters, ou fibres optiques, peuvent parfois provoquer des ‘bagarres’ entre partenaires de cage. En effet, les éléments en plastique, plus ou moins mous, les constituant, peuvent être ‘rongés’ par l’un des rats, provoquant ainsi une gêne et/ou un stress chez l’autre individu. Enfin, suivant les sessions d’auto-administration les animaux présentent une hyperactivité marquée, qui s’estompe en moins d’une heure (la dose i.v. de cocaïne est faible, tout comme la quantité d’alcool). Les symptômes de manque (perte de poids, agressivité…) sont rares, car les animaux ont accès tous les jours à la drogue.

Devenir

Tous les animaux du projet seront mis à mort après les études comportementales afin de vérifier que les injections des virus et implantations de fibres optiques aient été réalisées correctement. Cela est nécessaire afin de confirmer que les effets observés sur les comportements des rats soient liés aux structures cérébrales ciblées.

Remplacement

Ce projet a pour but d'étudier les substrats cérébraux dans une pathologie précise : la consommation de drogue. Or, en France, il est interdit de fournir des drogues d’abus dans le cadre d’expérimentation humaine. De plus, le recours à des méthodes invasives exclut de fait les études chez le sujet humain. Pour l’étude d’un comportement, il est nécessaire d’utiliser un organisme vivant entier. La consommation de drogue, pathologique ou non, repose sur la consommation volontaire de l’individu. Ainsi l'étude des comportements de consommation, qu'ils soient physiologiques ou pathologiques, requiert par définition que l’individu soit vigil et libre de ses mouvements. Les modèles animaux de consommation de drogue reposent sur les protocoles d’auto-administration. Dans celui-ci le rongeur a accès à un levier. Lorsqu’il appuie dessus, une dose de drogue lui est délivrée. Ainsi c’est le rongeur lui-même qui décide du nombre de doses qu’il reçoit, il s’autorégule. Il est alors possible d’étudier son comportement volontaire de consommation de drogue. Le rat est un animal curieux ce qui facilite significativement l’apprentissage de l’association appuie sur le levier égale une récompense/drogue et il s'auto-administre l'ensemble des agents toxicologiques consommés par l’humain . De plus, dans ce projet, nous étudions le rôle du contexte social. Or, le rat est un animal sociable, vivant en communauté dans un système hiérarchisé. C’est un bon modèle d’étude du comportement social. Ainsi, le rat est donc un modèle de choix, ne pouvant être remplacé pour ce genre d’étude.

Réduction

Dans l’optique de ne pas utiliser d’animaux plus que nécessaire, nous réaliserons les vérifications des techniques de modulations de l'activité cérébrale avant les tests comportementaux. De plus le nombre d'animaux a été déterminé par une approche statisique. Ensuite nous analyserons régulièrement les données expérimentales issues des approches comportementales. Après obtention d’un effet robuste pour une condition donnée, nous cesserons de tester cette condition expérimentale. Nos conditions expérimentales étant nombreuses (6 conditions différentes possibles, voir annexe1), chaque animal en réalisera 2 afin de diminuer le nombre d’animaux nécessaire. Il y a donc 3 contextes sociaux à réalisés. Afin de diminuer le nombre de congénères nécessaire, des rats d’autres projets seront réutilisés après l’approbation de la Structure du bien-être Animal (SBEA) de notre établissement. Les rats n’ayant jamais été exposés une drogue pourront être réutilisés dans d’autres projets n’impliquant pas l’étude du contexte social, avec l’accord de la SBEA de notre établissement.

Raffinement

Lors des chirurgies, les animaux seront sous anesthésie générale et sous antidouleur. La gestion de la douleur pendant et après les procédures douloureuses et les expérimentations est toujours prise en compte par des personnels compétents et sera améliorée si l’animal présente des signes de souffrance de l’animal (grimace faciale, prostration, poils hérissés, absence de toilettage, dos courbé…) par l'administration d’antidouleurs spécifiques. L'état de santé général de tous les animaux de l'étude est suivi quotidiennement, ce qui nous permet de réagir chaque jour et de manière appropriée en cas de besoin. En addition, une fiche de score du bien-être complété au moins une fois semaine permettra l’évaluation du bien-être de l’animal. En cas de souffrance (prostration, poils hérissés, absence de toilettage, dos courbé…) et/ou de perte importante de poids (15%), l’animal sera isolé et aura accès illimité à une nourriture enrichie en glucose. Un traitement antidouleur pourra être administré si besoin. L’animal sera replacé avec son partenaire de cage dès reprise de poids et comportement normal afin de limiter l’isolement au maximum. En ce qui concerne l’habitat, les animaux sont hébergés par pair. Les cages sont enrichies grâce à la présence d’objets divers et variés (bâtonnets en bois, petits tunnels...) avec un roulement toutes les semaines pour diversifier au maximum l’environnements des animaux.

Choix des espèces

Le rat est un modèle animal de choix pour l'étude de l'addiction. En effet, les modèles comportementaux de référence sont connus et maîtrisés, et il existe de nombreux tests comportementaux permettant de tester les différents symptômes de la pathologie. Par ailleurs, l'étude des comportements de consommation, qu'ils soient physiologiques ou pathologiques, requiert par définition que l'animal soit vigil et libre de ses mouvements. Le rongeur, et plus particulièrement le rat, est donc un modèle de choix, puisqu'il s'auto-administre l'ensemble des agents toxicologiques consommés par l’humain. De plus le rat est un animal social dont le comportement présente des similitudes avec celui de l’humain, avec mise en place d’un système hiérarchique et organisé, communication visuelle, olfactive, auditive et tactile. C’est un bon modèle d’étude du comportement social. Afin d'améliorer la précision de nos chirurgies, et donc de réduire le nombre d'animaux utilisés, nous réaliserons nos expériences chez des rast adultes (>7-8 semaines) (environ 380g), un stade du développement cérébral en adéquation avec notre question scientifique.

Âgés d'un jour, des ratons éveillés reçoivent une injection d'un vecteur viral dans la veine jugulaire, qui peut provoquer une insuffisance cardiaque dans les semaines suivantes, et leur manipulation peut conduire la mère à les rejeter ou à les mutiler. 206 rats vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, avec deux à quatre mois de régime riche en graisse, des gavages de glucose, des injections d'insuline et sept prises de sang par test de tolérance, à 20 et 60 jours. Le porteur écrit que certains rats ne supportent pas l'anesthésie des échocardiographies et "ne peuvent être réanimés", puis que les rats "se réveillent dès l'arrêt" de cette anesthésie. Tous sont mis à mort à la fin de l'étude pour des prélèvements post-mortem.

Objectifs

La fibrillation atriale (FA) est l'arythmie la plus fréquente en pratique clinique. Sa prévalence augmente avec le vieillissement et la sédentarisation accrue de la population, faisant craindre une véritable épidémie dans les 50 prochaines années. Un remodelage atrial et électrique est observé, favorisant l'apparition d'arythmies cardiaques. Par ailleurs, des études ont montré une association entre abondance du tissu adipeux épicardique et le risque de FA. Les maladies métaboliques comme l'obésité sont donc des facteurs de risque de la FA. Lors de la FA, le remodelage observé au niveau macroscopique (dilatation des cavités ventriculaires et atriales) se répercute au niveau cellulaire avec une désorganisation de la structure des cardiomyocytes. Ce remodelage cellulaire aura pour conséquence la perturbation des domaines membranaires caractéristiques du cardiomyocyte, lesquels sont nécessaires à une conduction optimale du potentiel d'action cardiaque (anisotropie cardiaque). La protéine CASK (Calcium Calmodulin Serine threonine kinase) est une protéine essentielle au développement et à la mise en place de la polarité cellulaire dans le système nerveux. Nous nous sommes donc intéressés au rôle de CASK dans la différenciation du cardiomyocyte, cellule qui acquiert sa polarité après la naissance.

Bénéfices attendus

Les projets portant sur la compréhesion du développement des cardiomyocytes et l'impact des pathologies métaboliques sur l'organisation des domaines membranaires en eux-mêmes permettrons de cibler le rôle de protéines partenaire du canal sodique comme CASK dans la survenue de pathologie structurales et électriques. Ces avancées seront amenées à permettre de développer des cibles thérapeutiques dans le traitement de différentes arythmies et cardiomyopthies.

Procédures

Les animaux seront soumis à 6 types d'interventions différentes. Ceux-ci sont d'abord mis sous régime riche en graisse, 4 mois pour les rates servant à la reproduction (2 mois anté et post-natal des ratons), et 2 mois pour les rats issus des portés. Afin de valider le modèle de rat obésogénique, des mesures métaboliques seront nécessaires. Celles-ci commencent par le gavage de glucose, qui est une procédure très rapide (quelques secondes). Un gavage sera réalisé à deux stades : 20 jours et 60 jours de développement pour tester la tolérance au glucose. Par la suite, le test de tolérance à l'insuline sera réalisé à partir d'une injection d'insuline : l'injection se fera à 2 stades de développement (20 jours et 60 jours) et dure quelques secondes. Le prélèvement d'une goutte de sang à la queue est effectué sur les animaux vigiles afin de mesurer l'évolution de la glycémie. Cet acte qui ne dure que quelques secondes est répété 7 fois pour un test de tolérance au glucose et à l'insuline. Les animaux seront soumis 2 fois à un test de tolérance au glucose et 2 fois à un test de tolérance à l'insuline, à 20 jours et 60 jours. Afin de valider l'implication de notre protéine d'intérêt CASK, son expression est modifiée par injection d'un vecteur viral dans la veine jugulaire des animaux vigiles. Les rats reçoivent une injection unique 1 jour après la naissance, qui est très rapide (quelques secondes).

Impact sur les animaux

L'obésité peut conduire à des difficultés de déplacement, un changement cutané et du pelage. L'injection du vecteur viral peut engendrer dans les semaines qui suivent une insuffisance cardiaque, en particulier lors du stress des manipulations. Les injections au stade nouveau-né et donc la manipulation des ratons par un tiers peut engendrer le refus de la mère de reprendre le petit dans la portée, tout comme des cas de mutilations. Il arrive également que des animaux ne supportent pas l'anésthésie lors des échocardiographies et ne peuvent être réanimés, et ce malgré l'intubation.

Devenir

A l'issu de cette étude, tous les animaux seront mis à mort afin de réaliser des prélèvements post-mortem.

Remplacement

Les projets ont pour but de comprendre l'importance de l'organisation fonctionnelle du cardiomyocyte sur la fonction cardiaque, et en quoi un régime riche en graisse peu directement l'impacter. Comme nous travaillons à l'échelle de l'organisme, il est nécessaire d'utiliser un modèle expérimental proche de la pathologie ciblée dans notre étude. Toutefois, certaines études seront réalisées in vitro.

Réduction

Le nombre d'animaux pour notre étude (n=206) est déterminé à la suite des études antérieures, relativement similaires dans la forme. Les paramètres échocardiographiques et métaboliques seront étudiés sur les mêmes lots d'animaux afin de réduire le nombre d'animaux nécessaire à cette stratégie expérimentale. La taille de nos groupes expérimentaux est également déterminante au regard de la puissance statistique nécessaire à la réalisation de comparaisons entre groupes. Ceux-ci requièrent un minimum de 10 animaux par groupes pour être relativements fiables et robustes.

Raffinement

Les rates arrivent à l'animalerie et sont soumises à un temps d'acclimatation de 7 jours avant le début du régime. Les rats servants à la reproduction sont soumis au même temps d'acclimatation avant le début de la reproduction. Afin de prévenir le risque de rejet et mutilation par la mère après manipulation par l'expérimentateur, la contention des ratons est réalisée avec des gants préalablements frottés contre la litière de la cage au moment de l'injection. Les portées sont à une par cage, et ce jusqu'au moment du sevrage, c'est à dire 3 semaines après la naissance. Les rats sont ensuite séparés par sexe et laissés 2 par cage lorsqu'ils ont atteint l'âge adulte. Les cages sont aggrémentées avec du matériel d'enrichissement (jouets cartonnés, baton de bois, sciure de bois, ouate). Les animaux sont surveillés tous les jours par le personnel compétent de l'animalerie. Lors des enregistrements par échographie, les animaux reçoivent une anésthésie gazeuse légère pour les maintenir immobiles. Les animaux se réveillent dès l'arrêt de l'anéthésie. La surveillance par les techniciens de l'animalerie est accrue pendant une semaine après anésthésie. Toutes les évaluations de fonction et prélèvements réalisés (prélèvement de sang) sont indolores. Une anésthésie locale est utilisée pour les injections et prélèvements de sang. Un analgésique est également administré en cas de douleur. Les points limites sont différents en fonction de l'âge du rat: - Avant sevrage: mise à l'écart du reste de la portée, refus de la rate d'alimenter le petit donc perte de poids, deshydratation, prostré dans un coin de la cage, mutilation. - Après sevrage: Perte de poids de plus de 20%, deshydratation, poil hirsute, pelade, comportement inhabituel.

Choix des espèces

Le rat est l'animal le plus approprié pour nos études. Il permet de garantir l'homogénéité des résultats et la possibilité de surveiller le développement des complications cardiaques dans un espace de temps raisonnable. Comme nous n'utilisons pas la technologie des transgènes, nous pouvons nous permettre un modèle rat, chez qui les études écho-cardiographiques sont plus simples. Par ailleurs, l'isolement de cardiomyocytes nécessaire aux études d'électrophysiologie est le plus fiable et mis au point chez le rat. Les stades de développement utilisés pour notre étude sont nécessaires : - Afin d'étudier la mise en place des domaines membranaires du CM, qui se fait en post-natale (d'où les stades J1, J5, J20 et J60). - Afin d'étudier le rôle de la protéine CASK sur le développement myocardique (d'où l'injection à J1).

1 500 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une chirurgie d'ablation du nerf vague, d'ablation ou de dénervation de la rate, puis, après trois semaines, des injections déclenchant une inflammation auto-immune de l'œil, suivie d'une imagerie quotidienne du fond d'œil sous anesthésie. Le porteur indique attendre une douleur post-opératoire et une inflammation oculaire réversible en 24 à 48 heures. Il affirme que ces mécanismes auto-immuns impliquent une interaction complexe de types cellulaires qui ne peut être étudiée qu'au sein d'un organisme entier.

Objectifs

Les maladies auto-immunes sont liées à l’activation du système immunitaire. De récentes avancées en neurosciences et en immunologie ont révélé que les réflexes neuronaux régulent le système immunitaire. L'activation du nerf vague atténue les maladies auto-immunes. Notre projet vise à étudier les mécanismes impliqués dans la régulation de la réponse autoimmune par le système nerveux via le nerf vague, en particulier dans l’uvéite une pathologie inflammatoire intraocculaire.

Bénéfices attendus

Le projet permettra de mieux comprendre le rôle du système nerveux dans le contrôle de la réponse autoimmune et permettra de mettre en évidence de potentielles cibles thérapeutiques chez l’Homme pour réguler l’inflammation en particulier dans l’œil.

Procédures

Les animaux subiront une chirurgie une seule fois : vagotomie (ablation du nerf vague) ou splénectomie (ablation de la rate) ou dénervation de la rate ou contrôle. Chacune des interventions dure 15 à 20 minutes par animal. Les animaux recevront des injections d’anesthésique et d’analgésie en pré et post opératoire. Après 3 semaines de récupération, les souris recevront sous anesthésie 1 fois 3 injections sous-cutanées pour induire une uvéite autoimmune expérimentale (EAU) (inflammation dans l’œil) active ou bien une injection intraveineuse de lymphocytes T pour induire une EAU passive. Chaque injection se fait sous anesthésie en moins d’une minute. La rétine sera évaluée par imagerie du fond d’œil tous les jours pendant 1 à 2 semaines et par Tomographie à Cohérence Optique 1 ou 2 fois par animal (actes non invasifs mais sous anesthésie volatile pour éviter tout mouvement de l’animal, durant environ 5 minute par animal). Les animaux seront euthanasiés par une méthode réglementaire en fin de parcours.

Impact sur les animaux

Pour les chirurgies : -Risque de mauvaise réaction à l’anesthésie (stress physique) -Stress thermique lié à l’anesthésie -Problème post-opératoire : lésion comme réouverture de la plaie (rare) et saignement (rare) -Douleur Pour les injections intraoculaires : -Risque d’inflammation localisée de l’œil réversible au bout de 24 à 48h après injection

Devenir

Des prélèvements et analyses sont nécessaires post-mortem et que cela implique donc l’euthanasie de l’ensemble des animaux.

Remplacement

Dans nos études nous nous intéressons aux mécanismes autoimmuns qui impliquent une interaction complexe de nombreux types cellulaires ne pouvant être étudiée qu’au sein d’un organisme entier car ne peut pas être reproduit en utilisant des cultures de cellules isolées provenant de différents tissus. Les études in vitro sur les animaux invertébrés ne permettent pas l’étude des signes cliniques de la pathologie de l’œil en particulier ; la souris est donc une des espèces les plus appropriées pour ce type d’étude.

Réduction

Nous prévoyons 1500 animaux pour réaliser cette étude. Nous avons limité au maximum le nombre d’animaux nécessaire pour obtenir des résultats statistiquement interprétables au regard de nos précédentes expériences d’autres projets de recherche (variabilité inter- animal/ inter - expériences). Le nombre de 10 animaux défini par groupe est le minimum requis pour obtenir des résultats interprétables et atteindre l’objectif scientifique défini dans ce projet, selon nos expériences antérieures.

Raffinement

Les animaux sont hébergés en groupe de 5 dans des cages ventilées avec enrichissement, alimentation et abreuvement à volonté. Les animaux en provenance de l’extérieur auront une période d'acclimatation de 5 jours avant expérimentation. Si nécessaire et en cas d'agressivité des mâles, les animaux seront séparés. Les animaux seront examinés quotidiennement par les expérimentateurs et/ou le personnel qualifié de l’animalerie et seront hébergés dans les conditions conformes à la règlementation. Pour éviter toute souffrance ou détresse animale, les animaux bénéficieront d’une anesthésie générale lorsque nécessaire. Pour les expériences d’EAU (uvéite autoimmune expérimentale), des anesthésies gazeuses par inhalation seront établies pour chaque acte. La respiration de la souris sera surveillée et en cas de début de détresse respiratoire, le pourcentage d’anesthésique sera largement diminué jusqu’à la reprise d’une respiration normale. Il sera ensuite ajusté afin de n’être ni trop faible (réveil de la souris) ni trop fort (détresse respiratoire). Pour les chirurgies, les animaux bénéficieront d’une anesthésie. En prévention de la douleur, nous administrerons un analgésique le jour de la chirurgie ainsi que le lendemain. Un gel ophtalmologique est appliqué sur les yeux des animaux pour éviter l’assèchement de la cornée durant l'anesthésie. Application d’un antiseptique au niveau du champ opératoire. Pour éviter une hypothermie, l’opération se fait sur tapis chauffant à 37°C. Réveil en chambre thermostatée à 30°C. Les animaux ayant subi une chirurgie sont observés avec attention particulièrement les 3 premiers jours qui suivent la chirurgie par l’expérimentateur et par le personnel qualifié de l’animalerie. Une signalétique particulière des animaux en expérimentation est utilisée. Elle permettra une surveillance adaptée des animaux en fonction des points limites définis à chaque procédure afin de s’assurer de leur bien-être. Les animaux auront une période de récupération de 3 semaines entre la chirurgie et l’entrée en procédure d’induction d’uvéite.

Choix des espèces

Les souris sont utilisées pour ces expériences car elles constituent un modèle bien établi pour étudier la réponse inflammatoire participant de manière importante à la dégénérescence de la rétine. De plus, ce modèle offre l’avantage de multiples options pour les analyses. Nous utiliserons des animaux âgés de 8 semaines minimum à leur entrée dans la procédure expérimentale. C’est l’âge à partir duquel le système immunitaire et vasculaire de la souris est mature et donc à partir duquel elle est susceptible de développer la maladie.

8 babouins vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis maintenus en vie. Quatre mères allaitantes subissent deux prélèvements de lait sous anesthésie, et leurs quatre nouveau-nés deux prélèvements de selles ou un écouvillon anal, chaque binôme mère-petit étant isolé de son groupe pendant 24 à 36 heures. Le porteur mentionne le stress de la capture, le risque de blessure du nouveau-né et les effets de l'anesthésie de la mère sur les soins au petit. Il présente le projet dans une perspective de médecine évolutive comparant le lait humain à celui d'autres primates, et affirme qu'il n'existe pas de banque d'échantillons de lait de primates non humains.

Objectifs

Les bénéfices de l’allaitement maternel pour la santé du nouveau-né sont aujourd’hui largement admis dans la communauté scientifique : ce type d’alimentation précoce permet notamment de protéger le nouveau-né des infections gastro-intestinales, des infections respiratoires et des affections allergiques. A long terme, l’allaitement maternel serait associé à une réduction des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin, de l’obésité et du diabète. La compréhension des mécanismes protecteurs générés par l’allaitement maternel représente donc un enjeu de santé publique. La composition du lait revêt une grande importance dans le développement de l’enfant. Deux types de composant semblent être déterminants dans le lait humain : les saccharides et les lipides. Les saccharides jouent un rôle dans la constitution du microbiote intestinal par l’intermédiaire des HMO (Human Milk Oligosaccharride) tandis que les lipides permettraient de soutenir la croissance cérébrale de l’enfant. Les raisons pour lesquelles les HMO sont présents dans le lait maternel humain sont encore l’objet de nombreuses recherches et constituent l’un des objectifs de notre travail. Il existe plus de 200 HMO répartis en 13 familles. Au sein de ces 13 familles, on distingue les oligosaccharides de type I et II. L’activité prébiotique et antimicrobienne des HMO de type I suggèrent qu’ils jouent un rôle dans la protection du tube digestif contre le risque infectieux notamment par le fait qu’ils aient présélectionné la présence des bifidobactéries qui ont un rôle majeur dans la défense contre les bactéries pathogènes. La prédominance d’HMO de type I n’est pas observée chez les PNH mais les études sur le lait de PNH sont peu nombreuses. Nous souhaitons rechercher dans le lait maternel et les selles de juvéniles de PNH la présence de composants différents de l’Homme moderne. Pour apprécier ce qui fait la spécificité du lait humain, il faut rechercher ce qui le distingue des autres primates. Les saccharides et les lipides sont bien identifiés chez les humains modernes. Néanmoins, s’agit-il de spécificités propres aux humains ? Si oui, se sont-elles mises en place au cours de notre évolution, et à quel moment ? Ce travail de recherche est donc réalisé dans une perspective de médecine évolutive et a pour ambition de mieux comprendre l’origine des spécificités du lait des humains modernes.

Bénéfices attendus

Nous souhaitons savoir si le comportement d’apprentissage de l’allaitement est effectivement une caractéristique propre à l’Homme, ou bien s’il est aussi présent chez d’autres primates et faisons l’hypothèse que la qualité de l’allaitement est corrélée à une amélioration de l’expérience maternelle. Ce travail a pour objectif d’améliorer la compréhension de la spécificité du lait humain dans une perspective de médecine évolutive. L’analyse des HMO et des lipides de babouins permettra de mieux comprendre quels lipides et quels HMO sont spécifiquement humains. C’est par une compréhension à une plus large échelle (celles de l’ordre des primates) qu’il sera possible d’appréhender toutes les spécificités du lait humain au sein de notre espèce, puis de saisir en quoi cette spécificité contribue à protéger l’état de santé du nouveau-né, et à long terme, celui de l’adulte.

Procédures

Les 4 mères allaitantes seront soumises à 2 prélèvements de lait maternel sous anesthésie (à J10-15 post partum et 3 mois post partum). Chaque anesthésie devrait durer entre 20 minutes et 1 heure maximum, le prélèvement devrait durer entre 5 et 20 minutes. Les 4 nouveaux nés seront soumis à 2 prélèvements de selles chacun (à J10-15 et 3 mois de vie). Ces prélèvements seront réalisés vigiles lors de l’anesthésie de la mère : soit le petit émet des selles naturellement et celle-ci sont collectées, soit un écouvillon des marges anales est réalisé en fin d’anesthésie de la mère s’il n’a pas fait de selles. Cet écouvillon est réalisé vigile, le petit étant accroché à sa mère la queue est juste relevée. Ces prélèvements seront réalisés en moins de 5 minutes. Les binômes d’animaux ne seront isolés de leur groupe d’origine que transitoirement (24h à 36h maximum).

Impact sur les animaux

Stress lors de la capture et risque de blessure du nouveau-né. Isolement transitoire du groupe d’origine (par binôme). Anesthésie de la mère. Réveil de la mère et effets de l’anesthésie sur les soins prodigués au nouveau né.

Devenir

Tous les animaux seront maintenus en vie car les prélèvements ne sont pas invasifs ni douloureux.

Remplacement

Il s’agit d’une étude comparative : par définition celle-ci compare des résultats obtenus chez l’humain à ceux obtenus chez d’autres espèces existantes. Il n’est pas possible d’utiliser cette approche expérimentale sans avoir recours à des animaux. De plus la lactation est un phénomène tissulaire complexe qui ne peut pas être étudié fonctionnellement sur des cellules en culture et il n’existe pas de banque d’échantillons de lait provenant de primates non humains. Enfin, nous allons rapprocher l’analyse du microbiote intestinal du nouveau-né de la composition du lait maternel, ce qui nécessite des prélèvements simultanés chez les deux individus.

Réduction

Les analyses statistiques demandent au moins n= 3, nous limitons donc le nombre d'individus sélectionné à 8 : 4 mères et 4 nouveaux-nés. Les 4 mères sont réutilisées de projets antérieurs. Etant donné le faible effectif considéré, nous choisirons de réaliser des tests de comparaison adaptés aux petits échantillons (test de Mann-Whitney, test de Wilcoxon)

Raffinement

Les animaleries font l’objet d’un planning de mise à disposition d’enrichissements adaptés à chaque espèce. Les enrichissements sont soit structurels (divers perchoirs, balançoires...), périodiques (jeux de manipulations proposés selon un rythme hebdomadaire) ou alimentaires (graines dans la litière pour fourragement, glaçons surprises, friandises...). Ce programme est supervisé par le responsables du bien-être animal et validé par la structure en charge du bien-être animal. Concernant la capture, elle est toujours réalisée en privilégiant une méthode sans contention (ni chimique, ni physique). Elle consiste d’abord à isoler l’animal lors de son passage dans le tunnel de son hébergement. Une fois isolé dans le tunnel, l’animal est transféré dans une boite de transport accolée au tunnel puis transféré dans une zone d’isolement temporaire avec une cage à fond amovible. Les prélèvements de lait seront réalisés sous anesthésie. Pendant toute l’anesthésie les individus seront surveillés et monitorés par les vétérinaires. Lors de l’anesthésie les nouveaux-nés seront laissés accrochés à leurs mères afin de réduire le stress qui serait lié à la séparation. Les animaux seront réintroduits dans leurs groupes sociaux suivant la procédure validée par la structure du bien-être animal puis suivis quotidiennement pendant 1 semaine, une grille spécifique de suivi des nouveaux nés sera utilisée.

Choix des espèces

Les primates non humains peuvent par leur proximité phylogénétique avec les primates humains constituer un modèle approprié aux études sur l’évolution de l’Homme. Par leur proximité phylogénétique le lait maternel de primates non humains est ce qui se rapproche le plus du lait maternel humain. Les Papio anubis représentent une espèce idéale car ils ont un cycle reproductif rapide. De plus, cette espèce n’a pas encore fait l'objet d’investigation sur le profil glucidique (proportion et type de saccharides) et sur le profil lipidique du lait (proportion de triacylglycérides et de phospholipides, d’AGPI notamment DHA). L'étude nécessitant des échantillons de lait maternel et de selles de juvéniles, les animaux sélectionnés seront des adultes en âge de procréer avec leur descendance et plus précisément 4 femelles adultes allaitantes avec leur nouveau né.

20 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis transférés vers l'établissement voisin où ils seront tués à la fin du protocole. Ces rats rendus diabétiques reçoivent une injection quotidienne pendant douze semaines, des prises de sang hebdomadaires, des tests de tolérance au glucose et un test de mémoire en piscine de Morris, cette partie du projet se limitant à une séance d'imagerie par rayons X sous anesthésie. Le porteur indique attendre perte de poids, hyperglycémie et lésions de la queue liées aux prélèvements répétés dans l'établissement principal. Il présente sa myokine comme une biothérapie innovante et curative du diabète, et affirme que l'étude in vivo est indispensable car la maladie implique plusieurs organes.

Objectifs

Le diabète est une maladie chronique qui se déclare lorsque le pancréas ne produit pas suffisamment d’insuline (diabète de type 1, DT1), ou lorsque l’organisme n’est pas capable d’utiliser correctement l’insuline qu’il produit (diabète de type 2, DT2). Ainsi, dans les 2 cas, il y a un trouble de l’utilisation et du stockage du glucose apporté lors des repas, entrainant une hyperglycémie. Cette dernière peut au fil du temps provoquer des maladies cardiovasculaires, des néphropathies, des altérations cognitives (perte de mémoire) … La régulation de la fonction sécrétoire des cellules à insuline et leur survie jouent un rôle central dans la progression du diabète. Le muscle squelettique constitue l’organe le plus sensible à l’insuline de l’organisme et joue donc un rôle majeur dans l'équilibre glycémique de l'organisme puisqu’il constitue le site majoritaire de stockage du glucose sous l'action de l'insuline. Nous avons mis en évidence l’existence d’une communication croisée entre le muscle squelettique et les cellules à insuline par le biais de facteurs appelés myokines. Nous avons montré in vitro et in vivo, dans un modèle de transplantation d’îlots chez le rat DT1, qu’une myokine, appelée myokine X, permettait d'améliorer la survie, la fonction des îlots pancréatiques et l’équilibre glycémique des animaux diabétiques transplantés. Par ailleurs, nous avons montré qu’une injection quotidienne de notre Myokine X chez un modèle de rat DT2, permettait de prévenir l’apparition de cette pathologie. En particulier, les premiers résultats montrent un impact intéressant de la myokine X sur le tissu adipeux brun. Ce dernier représente un intérêt important de par sa capacité thermogénique qui améliore l’homéostasie glucidique grâce à une importante consommation des substrats dont le glucose. Le nom de cette myokine, représentant un intérêt thérapeutique important pour le patient diabétique, reste anonyme car un brevet est en cours de dépôt. L'objectif de l'étude réalisée dans l'EU 2/2 est de mesurer l'absorption des rayons X par les différents tissus du rat afin de quantifier la masse maigre et grasse. Ceci sera réalisé lors d'une séance d'imagerie non invasive à rayons X chez le rat anesthésié en fin de protocole.

Bénéfices attendus

Le principal bénéfice de ce projet est d’obtenir un effet curatif du DT2 par la Myokine X. Contrairement au Liraglutide, largement utilisé chez le patient diabétique qui peut présenter un certain nombre d’effets indésirables tels que des désordres intestinaux pouvant amener le patient à vouloir arrêter son traitement, nos études précédentes in vivo menées chez le rat diabétique n’ont pas montré de tels désordres. Ainsi, notre traitement pourrait constituer une biothérapie innovante pour le DT2. L'impact de la Myokine X sur le muscle squelettique (masse maigre) qui joue un rôle central dans la régulation de la glycémie sera évaluée avec l'utilisation de l'imagerie par rayons X chez l'animal anesthésié en fin de protocole.

Procédures

Dans l’établissement 1/2, les animaux recevront une injection quotidienne en intrapéritonéale durant 12 semaines. De plus, différents tests seront effectués sur l’ensemble des animaux pour suivre la glycémie et ainsi évaluer l’évolution du diabète. Tout d’abord, celle-ci sera mesurée quotidiennement et l’acte ne durera que quelques secondes. Par ailleurs, nous complèterons ce suivi par une prise de sang hebdomadaire afin de mesurer des marqueurs en liens avec la glycémie. La durée de la contention pour la prise de sang est de moins de 2 minutes. Pour évaluer le fonctionnement de l’ensemble des organes impliqués dans la régulation de la glycémie, un test de sensibilité à l’insuline sera réalisé la moitié des animaux et sur l’autre moitié un test de tolérance au glucose sera effectué. Ces deux tests dureront chacun 2h et avant le test, les animaux seront mis à jeun 4h (accès à l’eau ad libitum). De plus, nous évaluerons les effets de notre traitement sur les altérations cognitives pouvant être induites par le diabète à l’aide du test de la piscine de Morris. Ce test durera 2 min et sera réalisé 3 fois de suite pendant 3 jours au cours de 3 sessions réparties au cours des 15 semaines de l’étude sur 64 animaux.

Impact sur les animaux

Les principaux effets indésirables attendus dans l’établissement 1/2 sont : - Perte de poids lié au développement du diabète. - Stress lié aux injections quotidiennes de Myokine X. – Hyperglycémie lié au développement du diabète au cours de l’étude. - Hypoglycémie. - Hypothermie post test comportemental. - Détérioration (infection, nécrose) de l’extrémité de la queue suite aux prises de sang et aux mesures glycémiques répétées. - Hémorragie liée au prélèvement sanguin. – Inflammation au point d’injection due aux injections répétées. Les nuisances attendues sur les animaux sont une anesthésié à l'isoflurane et une séance d'imagerie par rayons X d'une durée de 2 minutes. Il n’y a pas d’effets indésirables attendus dans le protocole réalisé dans l’EU 2/2 ; la dose de rayons X reçue lors de la séance unique d’imagerie TDM-X est largement inférieure au seuil d’apparition d’effets délétères cellulaires.

Devenir

A la fin de la procédure réalisée dans l'EU 2/2, les animaux retournent dans l'EU 1/2 pour terminer le protocole (saisine 40266). La mise à mort à lieu dans l’établissement 1/2

Remplacement

Le diabète est une pathologie complexe où de nombreux organes sont impliqués (pancréas, muscles, tissu adipeux…) et communiquent entre eux, ce qui ne peut être modélisé in vitro. De plus, comme décrit précédemment, l’impact de la Myokine X ayant déjà été évalué in vitro, il est maintenant primordial d’évaluer ses effets dans un environnement complexe où tous les acteurs impliqués dans l’homéostasie glucidique sont présents. Pour cela, le recours à une étude in vivo est donc indispensable.

Réduction

La tomodensitométrie est une technique d’imagerie qui nous permettra de déterminer l’impact de la Myokine X sur l’ensemble de la composition corporelle, en complément des pesée d’organes réalisées sur l’ensemble des animaux au moment du sacrifice. Cette méthode de quantification étant très précise, nous utiliserons 5 rats par groupe. En effet, ce nombre d’animaux est suffisant pour nous permettre de réaliser des analyses statistiques sur les données de masse grasse et masse maigre des animaux.. De plus, la stratégie d’expérimentation est établie en tenant compte la douleur, la souffrance et l’angoisse des animaux. Pour cela, afin de réduire le nombre d’animaux et le stress que pourrait engendrer cette procédure sur chaque animal, une attention particulière est portée sur le fait que tous les animaux ne réaliseront pas la procédure de tomodensitométrie car ils sont déjà impliqués dans des procédures réalisées précédemment..

Raffinement

Les rats seront transportés entre les 2 établissements dans des boites de transport adaptées avec des croquettes, de l’eau en gel et de l’enrichissement. Ils ne resteront dans l’établissement 2 que le temps nécessaire à la réalisation de l’imagerie. Avant et après la séance d’imagerie, ils seront placés au calme dans la zone de quarantaine de l’animalerie avec un contrôle régulier afin de vérifier leur bien-être.

Choix des espèces

Le rat ZDSD (Zucker Diabetic Sprague Dawley) est celui qui mime le mieux le syndrome métabolique, le diabète de type 2 et l'obésité trouvé chez l’Homme. Les autres modèles de rongeurs actuellement disponibles pour le diabète et le syndrome métabolique manquent de translationnalité à la condition humaine. Ainsi, nous utiliserons le modèle de rat ZDSD. L’utilisation en parallèle de rats SD (Sprague Dawley) servira de contrôle afin d’évaluer l’impact de notre molécule en situation non pathologique. Ceci nous permettra de comprendre les mécanismes d’action physiologique impliqué notamment dans la régulation de la glycémie de notre Myokine X, encore à élucider à ce jour. Nous utiliserons des rats SD et ZDSD âgés de 16 semaines au commencement du protocole. En effet, le DT2 apparaitra à partir de 16 semaines de vie chez les rats ZDSD. Ainsi, comme le projet consiste à étudier l'effet curatif de notre Myokine X sur le DT2, il faut que les animaux aient au moins 16 semaine de vie avec un statut diabétique établi avant le commencement des traitements.