Procédures modérées

Issus de la cinquième et de la sixième génération d'une sélection de béliers Romane sur leur efficacité alimentaire, 500 agneaux mâles vont être utilisés, 100 par an, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Deux fois dans sa vie, chaque agneau subit sous contention une prise de sang à la jugulaire, un prélèvement de fèces à la main dans le rectum et l'introduction par la bouche, jusqu'au rumen, d'une sonde d'un mètre et de 12 mm de diamètre qui aspire 40 mL de fluide ruminal. Nourris d'abord à volonté d'un aliment 100 % concentré, les agneaux sont exposés à un risque d'acidose du rumen, et ceux qui ne s'adaptent pas aux automates d'alimentation sont écartés du protocole. Tous "poursuivront leur carrière de production" après la procédure, écrit le porteur, dans un projet qui vise à sélectionner des moutons moins émetteurs de gaz à effet de serre "tout en maintenant la rentabilité économique pour les éleveurs".

Objectifs

Notre projet a pour objectif général d’identifier des prédicteurs de l’impact environnemental de l’élevage d’ovins allaitants. Ici, les impacts seront principalement étudiés sous l’angle de l’ingestion (aliments et eau) et des émissions de gaz à effet de serre. Nous utilisons pour cela des agneaux mâles de race Romane, descendants de béliers sélectionnés pour valoriser efficacement (ou peu efficacement) ce qu’ils ingèrent, une valorisation efficace signifiant que les individus ingèrent moins que les autres tout en ayant le même niveau de production. Le projet portera sur l’étude des 5ème et 6ème générations de sélection. Après 4 générations de sélection, la divergence est bien marquée : les agneaux issus de mâles efficaces ingèrent 10% de moins de concentré que les agneaux issus de mâles peu efficaces, tout en ayant des performances de croissance identiques. Ces différences sont très réduites bien que significatives, avec un régime plus riche en fourrages. La connaissance des émissions de gaz à effet de serre dans chacune des lignées et sous deux régimes différents nous renseignera sur les liens génétiques entre l’efficacité alimentaire et l’impact environnemental. Chaque année, une centaine d’agneaux mâles (50 issus de béliers efficaces et 50 issus de béliers peu efficaces) seront mesurés pour leurs émissions de gaz et leurs ingestions d’aliments et d’eau. Les différents outils de mesures reposent sur l’identification électronique des animaux qui sont ainsi mesurés tout en étant maintenus dans leurs lots d’élevage. L’impact environnemental sera évalué sous deux régimes alimentaires différents : un régime 100% concentré basse énergie quand les agneaux auront entre 3 et 5 mois d’âge, puis un régime plus riche en fourrages quand les agneaux auront entre 6 et 9 mois d’âge. Nous rechercherons donc des prédicteurs de ces caractères dans différents tissus/fluides : le plasma sanguin, le fluide ruminal et les fèces. Les prélèvements de chacun de ces fluides seront réalisés 2 fois dans la vie de chaque animal, à l’issue de chacune des phases d’alimentation, avec un délai de 3 à 4 mois entre les deux prélèvements. Les émissions de gaz à effet de serre sont principalement dues aux fermentations ruminales, donc l’étude du microbiote ruminal sera central dans ce projet. Le lien avec le microbiote fécal, dont la collecte est plus aisée, sera également étudié.

Bénéfices attendus

Notre projet propose d’étudier des animaux sélectionnés sur leur efficacité alimentaire et de répondre à la question suivante : des animaux plus efficaces émettent-ils plus de gaz à effet de serre que des animaux moins efficaces ? La sélection sur chacun des caractères pourra alors être différente en fonction des résultats obtenus, de façon à ce que l’impact environnemental de l’élevage ovin soit limité, tout en maintenant la rentabilité économique pour les éleveurs. De plus, l’ensemble des prélèvements sera utilisé pour rechercher des prédicteurs des émissions de méthane, car ces dernières restent encore peu accessibles en élevage conventionnel. Ces prédicteurs pourront être utilisés par les organismes de sélection, pour inclure l’efficacité alimentaire et/ou les émissions de gaz à effet de serre dans leurs programmes de sélection.

Procédures

Pour ce protocole, les animaux auront chacun deux séries de prélèvements, espacées de 3 mois minimum. Chaque année, les 100 animaux étudiés auront les deux séries de prélèvements. Sur la totalité du projet, ce seront ainsi 500 animaux qui seront échantillonnés. Ces prélèvements correspondent à une prise de sang à la jugulaire, un prélèvement de fèces au niveau rectal, et un prélèvement de fluide ruminal par sondage gastro-oesophagien. L’ensemble de ces 3 prélèvements est réalisé en moins de 10 minutes, sans isoler l’animal de ses congénères. Chaque animal aura donc 2 prises de sang, 2 prélèvements de fèces et 2 prélèvements de fluide ruminal. Lorsque ces prélèvements sont faits pour la première fois, les agneaux ont environ 5 mois d’âge. Pour le prélèvement à la jugulaire et le prélèvement rectal, l’animal sera en attente dans un couloir. Un animalier lui soutiendra la tête pendant qu’un autre animalier fera le prélèvement de sang à la jugulaire. Ensuite, environ 5g de fèces seront prélevés directement dans le rectum par un animalier dont le gant sera enduit de lubrifiant, un second animalier soutenant toujours la tête de l’animal. Enfin, l’animal passera du couloir au restrainer, matériel de contention adapté aux ovins. Celui-ci portera l’animal jusqu’au poste de prélèvement du fluide ruminal. La tête de l’animal sera maintenue par un animalier, pendant qu’un second animalier fera descendre la sonde gastro oesophagienne souple (12 mm de diamètre et 100 cm de longueur) par la bouche jusqu’au rumen. Une fois la sonde placée, la pompe à vide (reliée à l’autre extrémité de la sonde) sera activée et environ 40 mL de fluide ruminal sera prélevé. La pompe sera ensuite éteinte et la sonde retirée avec précaution. L’ensemble de ce prélèvement (de l’introduction de la sonde à son retrait) n’excède pas deux minutes.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables pendant la première phase de contrôle pourraient être liés à l’alimentation 100% concentrés (à base de céréales) à volonté lors du premier contrôle, avec des risques d’acidification importante du milieu ruminal. L’aliment concentré a été formulé pour respecter des recommandations élevées en fibres et il a été enrichi en bicarbonate, pour prévenir cette acidose ruminale. Lors des phases d’adaptation prévues dans le projet, les animaux qui auraient du mal à se familiariser avec les automates d’ingestion sont entraînés par les animaliers, avec un renforcement positif par distribution manuelle de concentré. Tout animal qui ne parvient pas à s’adapter aux automates n’est pas conservé pour le protocole.

Devenir

Les agneaux poursuivront leur carrière de production suite à la procédure expérimentale.

Remplacement

Notre projet porte sur l’impact environnemental de la sélection sur l’efficacité alimentaire. Les principales émissions de gaz à effet de serre proviennent de la digestion des fibres dans le rumen, par les ruminants. Ces émissions de gaz poduits dans le rumen ont des origines génétiques et alimentaires complexes. Cette variabilité individuelle ne peut être étudiée en dehors des animaux eux-mêmes. De plus, nous cherchons des prédicteurs biologiques de ces émissions de gaz, donc il est indispensable de prélever des échantillons sur les animaux mesurés afin d’avoir le lien direct entre les mesures et les prédicteurs testés. Le recours à l’animal ne peut donc être évité.

Réduction

Notre projet repose sur le phénotypage de 100 agneaux par an, soit 500 agneaux sur 5 ans. Ces effectifs ont été calculés pour nous permettre d’observer des différences faibles entre nos deux lignées d’animaux, sur des caractères autres que la consommation résiduelle. Nous avons choisi de ne pas travailler sur les deux sexes, ce qui aurait induit une augmentation des effectifs nécessaires pour aboutir à une même différence observée. L’estimation des paramètres génétiques repose sur l’analyse de nombreux animaux (au moins 700). Les enregistrements issus de ce projet viendront compléter des bases de données issues de projets antérieurs de façon à avoir les effectifs suffisants nous permettant les analyses génétiques des nouveaux caractères.

Raffinement

Durant notre projet, les animaux sont élevés en lots pour exprimer leurs comportements sociaux. Les mesures réalisées reposent sur l’utilisation d’automates que les animaux fréquentent selon leurs besoins. Toutes les données sont gérées en temps réel et intégrées par un logiciel dédié. Le suivi des animaux est quotidien, par cet outil informatique, par des caméras, mais aussi par les nombreux passages des animaliers pour un suivi visuel. Les temps d’occupation des automates sont régulièrement contrôlés pour s’assurer que chaque animal se nourrisse à volonté. Tout animal qui ne parvient pas à s’adapter aux automates n’est pas conservé pour le protocole. Les animaux sont logés sur des aires de copeaux de bois, pour nous assurer qu’ils ne mangent pas leur litière, ce qui fausserait l’étude. Des disques à mordiller seront suspendus dans les parcs. Les animaux sont habitués dès leur plus jeune âge au contact humain, et en particulier à être manipulés. Afin de limiter le stress de contention, les prélèvements sont réalisés par du personnel qualifié à l’aide de matériel de contention adapté aux ovins et auquel les animaux sont habitués. Les prélèvements de fèces, sang et de contenu ruminal se font successivement lors de la même contention, afin de réduire au maximum le temps de contention. Les prélèvements de sang et de fèces sont similaires à ceux qui peuvent être réalisés en élevage classique pour du génotypage, de la prophylaxie ou du diagnostic de parasitisme gastro-intestinal. Pour les prises de sang, les agneaux pouront être tondus au niveau du cou pour faciliter la visualisation de la veine jugulaire. Un baume antiseptique et cicatrisant pourra être appliqué en massage sur les veines. Une attention particulière sera portée aux veines jugulaires pour repérer tout signe éventuel de phlébite. Les prélèvements de contenu ruminal ne sont pas des prélèvements habituels en élevage ovin. Néanmoins, le personnel de l’établissement utilisateur a été formé et pratique ce type de prélèvement depuis plusieurs années. A la fin des prélèvements, une poignée de granulés est donnée à l’animal pour un renforcement positif. Ils font l’objet d’une surveillance visuelle toute particulière au moment des prélèvements et après ceux-ci. Les ingestions et les poids sont encore enregistrés sur les deux jours suivants les prélèvements, pour avoir une indication de leur état de santé.

Choix des espèces

L’étude des émissions de gaz à effets de serre est primordiale pour l’espèce bovine qui en est la principale responsable. Néanmoins, l’espèce ovine présente 2 avantages au sein des ruminants pour l’étude de l’impact environnemental des ruminants : des troupeaux avec de grands effectifs (mêmes conditions d’élevage), une sélection génétique opérationnelle. Le rumen est l’élément central de notre projet, donc l’espèce ovine est toute indiquée pour être support de ce travail. Notre projet porte ainsi sur l’utilisation d’ovins allaitants de race Romane sélectionnés sur leur efficacité alimentaire. Cette efficacité alimentaire est évaluée lors de la phase de croissance dans un premier temps. Les agneaux entrent en halle de phénotypage entre 10 et 12 semaines d’âge, afin de débuter la phase de contrôle autour de 90 jours d’âge, et ont 8 à 9 mois d’âge en fin de projet.

42 lapins vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. On leur rompt chirurgicalement le ligament croisé du genou pour provoquer une arthrose, avant de poser un dispositif externe de distraction lors d'une seconde opération, avec un risque d'infection, de fracture ou de luxation. Le porteur décrit une douleur et une perte de mobilité du genou, les articulations étant prélevées après euthanasie pour analyse. Il affirme qu'aucune autre méthode ne peut remplacer l'animal et retient le lapin comme premier modèle de grande taille avant l'humain.

Objectifs

L’arthrose est une cause majeure de douleur et d’incapacité chez les personnes âgées. Cette maladie articulaire dégénérative ne résulte pas simplement d’un processus d’usure mais plutôt d’un remodelage anormal des tissus articulaire induit par des médiateurs inflammatoires. Il n’existe à ce jour aucun traitement capable d’enrayer l’évolution du processus arthrosique. Les options de traitement restent limitées et ne sont capables que de ralentir la progression de cette maladie. Lorsqu’un traitement chirurgical s’impose, la seule intervention possible avant la prothèse de genou est l’ostéotomie qui permet de décharger l’articulation affectée. Pour pallier à ce manque de traitement, nous avons développé un dispositif externe de distraction articulaire. Ce dernier a pour objectif de favoriser la réparation du cartilage en soulageant la charge appliquée sur l’articulation du genou. Cette étude comprend deux objectifs distincts. Le premier est de mettre au point le dispositif final de distraction articulaire (taille du dispositif, types et tailles des vis utilisées …) afin de permettre un confort optimal des animaux tout en maintenant au mieux la distraction. Le deuxième est d’évaluer l’effet de ce dispositif combiné ou non à une ostéotomie sur le développement de l’arthrose au niveau du genou.

Bénéfices attendus

Ce projet a pour objectif de montrer que la distraction articulaire via la pose de ce dispositif externe permet de lutter contre les atteintes ostéo-chondrales et inflammatoires induite par l’arthrose. In fine, le but de ce projet est de montrer que le dispositif externe pourrait representer une alternative plus efficace dans le traitement de l’arthorse que celui pratiqué actuellement en médecine humaine à savoir l’ostéotomie.

Procédures

Les animaux seront soumis a une ou deux procédures chirurgicales sous anesthésie générale selon le groupe (durée de la procédure de 1 heure environ). Un à trois prélévements de sang seront réalisés pendant l'anesthésie pour réaliser des analyses sanguines (prélèvements réalisés en quelques secondes dans le cathéter artériel mis en place pour le suivi de la pression artérielle pendant l'anesthésie).

Impact sur les animaux

La rupture chirurgicale du ligament croisé craniale provoque une instabilité du genou qui entraine le developpement accélré de l'arthrose du genou. Les nuisances sont la douleur et la perte de fonction du genou (amplitude de mouvement diminuée). Complications post-opératoires potentielles de l'intervention chirurgicale d'implantation du dispositif de distraction et de stabilisation du genou : complications infectieuses (Infection superficielle du site opératoire, arthrite septique fémoro-tibiale); œdème/hématome sévère au niveau du site chirurgical avec boiterie empêchant l’animal de se déplacer, complicaton du montage distractif (fracture fémorale ou tibiale, luxation articulaire du genou opéré).

Devenir

La première procédure correspond à la déstabilisation de l'articulation du genou pour induire une arthrose, tous les animaux seront maintenus en vie. Suite à l'induction de l'arthriose du genou, la deuxième procédure vise à mettre en place le dispositif de distraction articulaire et à suivre l'évolution de l'arthrose, tous les animaux seront euthansiés afin de récupérer les articulations affectées pour analyses histoligiques et par imagerie.

Remplacement

A l’heure actuelle, il n’existe pas d’autres méthodes permettant d’éviter ou remplacer l’utilisation des animaux pour l’approche thérapeutique abordée dans ce projet.

Réduction

Etude préalable sur pièce anatomique pour permettre une première phase, utilisation d'une modèle d'arthrose bien connu et maîtrisé, traitement statistique des résultats obtenus

Raffinement

Les manipulations se dérouleront dans le strict respect du bien-être des animaux. L’hébergement est assuré dans des cages individuelles conformément à la réglementation en vigueur avec enrichissement. Le modèle chirurgical est maîtrisé et réalisé par des chirurgiens qualifiés. Des traitements analgésiques adaptés seront mis en place et ajustés au niveau de douleur identifiée individuellement sur chaque lapin. Toute maladie concomitante apparaissant pendant l’étude fera l’objet de soins et traitements adaptés. L’échec aux traitements conventionnels et l’impact de la maladie sur les résultats de l’étude seront évalués comme point limite. Les animaux ont accès librement aux granulés spéciaux pour lapins et à l’eau de boisson (ad libitum). L’enrichissement du milieu se fait par des jouets et des blocs de foin compacté et une tablette surélevée permettant aux lapins de se placer au-dessus ou en dessous. Les moyens mis en œuvre pour détecter, identifier et mettre un terme sans délai aux douleurs, souffrance et angoisse potentielles consiste en une surveillance quotidienne des animaux, l'administration d'analgésiques pour gérer la douleur peropératoire et l'utilisation d'un arbre décisionnel d'intervention (soin, analgésie, euthanasie) à partir des signes comportementaix et physiques observés sur les animaux. Par ailleurs, le soin des lapins est assuré par un personnel qualifié dans un hébergement conforme et enrichi. Les animaux sont manipulés dans un environnement calme et sous sédation ou anesthésie dès lors que la manipulation est stressante et source d’inconfort. L’immobilisation chimique est réalisée par voie sous-cutanée ce qui évite de requérir à une contention physique pour réaliser l’injection des produits sédatifs et analgésiques.

Choix des espèces

Le choix des lapins est fondé sur plusieurs critères : - Animaux adultes : maturité squelettique - Premier modèle animal de type "grand animaux" avec la possibilité d'avoir un dispositif de distraction à l'échelle du futur dispositif humain - Modèle d’arthrose induite du genou chez le lapin largement répondu et décrit dans la littérature et correspondant à l'articulation cible chez l'homme. Animaux adultes (squelette arrivé à maturité)

2 cochons vont être utilisés, tous deux tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une chirurgie abdominale de deux heures pour implanter des capteurs de glucose, puis deux séances sous anesthésie où lui sont injectées des doses de glucose et prélevés au total 120 ml de sang. Le porteur décrit une prise en charge de la douleur par morphinique et anti-inflammatoires, les cochons étant tués en fin de protocole. Il affirme qu'il est impossible de reproduire artificiellement l'implantation d'un tel capteur et retient le porc pour sa taille proche de celle de l'humain.

Objectifs

Le projet s’inscrit dans la prise en charge innovante du diabete de type 1, visant une restauration d'un taux normal de glucose dans le sang (glycémie) par une administration d’insuline adaptée au cours du temps. Des systèmes de mesure du glucose en continu (CGM) existent déjà mais évaluent la concentration de glucose dans le liquide interstitiel et non le taux de glucose dans le sang, entraînant un décalage temporel dans l’ajustement de la dose d’insuline à délivrer. Notre projet vise l’élaboration d’un système d’insulinothérapie automatisée implanté dans la cavité abdominale (péritoine) pour le traitement du diabète. Il comprendra : 1) un capteur de mesure du glucose (CGM) implanté dans le péritoine, 2) une pompe de perfusion d’insuline dont le réservoir sera rempli par un port disposé contre la paroi intestinale, auquel se connecteront, par un système magnétique, des gélules contenant de l’insuline administrées par voie orale, 3) un algorithme de contrôle, hébergé par la pompe, modulant la perfusion d’insuline selon les données CGM pour établir et maintenir la glycémie dans un intervalle physiologique. La partie du projet concernée par ce travail expérimental est d’étudier la faisabilité de l’implantation du capteur de CGM dans le péritoine, et de vérifier l’exactitude de la mesure du glucose par ce capteur intrapéritonéal, par rapport au glucose mesuré dans le sang d’une part et par rapport au glucose mesuré en sous-cutané par le même capteur implanté sous la peau de l’abdomen d’autre part. La mesure du glucose intrapéritonéal présente un intérêt plus important que la mesure du glucose interstitiel sous-cutané. En effet, la vitesse de variation du glucose intra-péritonéal est plus rapide que la variation du glucose sous-cutané lorsque que le taux de glucose sanguin varie. L’identification plus précoce des variations glycémiques permettrait un ajustement plus rapide de la perfusion d’insuline par la pompe grâce à son algorithme. Il est aussi établi que l’insuline délivrée dans le péritoine est plus vite absorbée et que son action est plus rapide que la perfusion sous-cutanée. Ainsi, la combinaison d’une détection plus rapide des variations glycémiques et d’une adaptation plus rapide de l’action de l’insuline ferait du système un dispositif actif plus physiologique que les pompes actuelles connectées à des capteurs de glucose sous-cutanés.

Bénéfices attendus

Cette expérimentation permettra : 1- D’évaluer la faisabilité de la procédure d’implantation d’un capteur de mesure continue du glucose dans le péritoine, 2- D’évaluer la fonctionnalité du capteur de mesure du glucose implanté dans le péritoine par rapport au capteur implanté en sous-cutané et des deux capteurs par rapport à la mesure du glucose dans le sang qui servira de référence. 3- D’évaluer la durabilité de la fonctionnalité des capteurs après 7 jours d’implantation. Les résultats de cette expérimentation permettront d’orienter le projet sur la décision de localisation du capteur de mesure du glucose qui fournira l’information à l’algorithme de régulation de la perfusion d’insuline par la pompe implantée. L’option qui indiquera la meilleure fonctionnalité du capteur sera retenue pour la poursuite du projet. La démonstration de la faisabilité de l’implantation d’un capteur de glucose intra-péritonéal, et de sa capacité à mesurer avec exactitude et de façon plus rapide et durable les variations glycémiques, permettrait d’envisager la mise à disposition aux personnes atteintes de diabète d’un dispositif implantable de capture des mouvements glycémiques, idéal pour asservir la délivrance d’insuline de façon proche de la physiologie, et réduire ainsi les écarts hyper- et hypoglycémiques.

Procédures

Dans le cadre de ce projet, l'étude durera 9 jours au cours desquels les animaux seront opérés pour implanter les capteurs de mesure du glucose (2h maximum d'intervention), puis ils seront anesthésiés 2 jours et 9 jours après l'opération pour réaliser des mesures dans le sang (1 heure d'intervention à chaque fois). Ainsi, à J2 et à J9, 3 injections intraveineuses de 2, 4 et 8 ml d’une solution de glucose à 50 mg/ml seront réalisées à 20 minutes d’écart, puis 2 ml de sang seront prélevés toutes les 2 minutes sur 3 fois 20 minutes, soit un total de 60 ml de sang. Au total l'animal aura donc reçu 6 injections de glucose et 120 ml de sang auront été prélevés. Tous les gestes seront réalisés sous anesthésie générale associée à des anti-douleurs. En dehors de ces 3 jours de manipulation, les animaux ne subiront pas d'autres nuisances.

Impact sur les animaux

Au cours de cette procédure expérimentale, les principales nuisances pour l'animal seront liées à la chirurgie destinée à l’implantation des capteurs aux niveaux intra-péritonéal et sous-cutané, entraînant des brèches de petites tailles de la paroi abdominale et du péritoine. La prise en charge de la douleur sera maîtrisée par l’injection d'un morphinique au cours de l'intervention, puis l’administration post-opératoire d'anti-douleurs. Au cours des phases de surveillance, et au delà des soins apportés pour une bonne cicatrisation suite à l'opération, la surveillance des animaux sera très rigoureuse, notamment par l'évaluation quotidienne du comportement de l'animal à l’aide une grille de score. Les jours où seront réalisée des mesures, les animaux seront anesthésiés et ne subiront donc qu’un traumatisme mineur.

Devenir

Les animaux seront mis à mort en fin de procédure.

Remplacement

Il n’est pas possible de reproduire artificiellement les conditions d’implantation dans le péritoine d’un capteur de mesure du glucose. Néanmoins le développement d’un tel dispositif nécessite de recueillir des données in vivo. Par sa taille et son anatomie, l’implantation chez le porc permettra de reproduire des conditions voisines d’une implantation chez l’Homme. Les exigences requises pour la réalisation du protocole en font un modèle expérimental pertinent pour cette étude.

Réduction

Pour réduire le nombre de porcs utilisés pour l’expérimentation, deux capteurs seront implantés dans le péritoine (un dans chaque flanc) et deux en sous-cutané dans la paroi abdominale, chez chacun des deux animaux. On pourra ainsi tester 4 capteurs implantés au total. Cela permettra de tester la reproductibilité des résultats avec un nombre réduit d’animaux. Les données de mesure du glucose dans le péritoine, le tissu sous-cutané et le sang seront appariées et comparées à la suite de chaque injection intraveineuse de glucose. On disposera ainsi pour chaque couple de capteurs péritonéaux et sous-cutanés de 30 points de mesure (10 temps de mesure dans les 20 minutes qui suivront chacune des 3 injections de glucose) représentant 120 points de mesure comparables pour 4 capteurs permettant une analyse statistique pertinente.

Raffinement

Toutes les étapes de la procédure expérimentale seront réalisées sous anesthésie générale. Pour la chirurgie, elle sera associée à la gestion de la douleur per-opératoire par un morphinique, et post-opératoire par l'administration d'anti-inflammatoires. De même la mise à mort sera réalisée en fin de procédure alors que les animaux sont anesthésiés. Pendant la phase post-opératoire immédiate, une grille d'évaluation sera utilisée pour s'assurer du bon réveil de l'animal. Pendant la période de surveillance, une grille de score sera utilisée pour évaluer l'état clinique des animaux, portant sur des critères d'absence d'infection en lien direct avec le modèle (laparotomie), sur des points généraux de comportement et des signes d'inconfort ou de douleur. Cette grille aidera à la prise de décision en cas d'atteinte des points limites. Ainsi en cas d’infection aux sites d’implantation ou de signes de souffrance persistante malgré les mesures antalgiques et anti-inflammatoires d’un animal soumis à l’expérimentation, celle-ci sera abandonnée (animal sorti d’étude). Les dispositifs implantés et portés étant peu invasifs, ils n’altèreront pas la qualité de vie des animaux entre l’implantation et les jours d’évaluation des capteurs (J2 et J9).

Choix des espèces

Par sa taille et son anatomie, l’implantation chez le porc permettra de reproduire des conditions voisines d’une implantation chez l’Homme. Les exigences requises pour la réalisation du protocole en font un modèle expérimental pertinent pour cette étude. Les animaux sont choisis au terme du post-sevrage à l'âge de 3 mois environ, permettant d'avoir des animaux de 30 kg à 35 kg, ce qui facilite également les aspects techniques en utilisant du matériel identique à celui utilisé en médecine humaine.

1 800 rats vont être utilisés, la quasi-totalité tués à l'issue et vingt réutilisés, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent des antibiotiques puis des gavages quotidiens de probiotiques pendant six semaines, avec des prélèvements de sang sous anesthésie, pour tester des produits censés limiter les effets digestifs des antibiotiques. Le porteur indique que les antibiotiques peuvent provoquer perte de poids et diarrhées et que les gavages répétés génèrent stress et irritations, le tube digestif étant prélevé après mise à mort. Il affirme que la physiopathologie digestive ne peut pas être reconstituée hors de l'animal vivant.

Objectifs

En clinique, il existe différents effets secondaires induits par un traitement antibiotique : par exemple, une diarrhée survient chez 10 à 25% de patients traités avec l’association amoxicilline/acide clavulanique qui est très largement prescrite dans le monde. 5 à 10% des patients traités à l’ampicilline ont également des diarrhées. Il existe d’autres effets secondaires comme les crampes abdominales, une fièvre ou une leucocytose. Un traitement antibiotique peut également provoquer un risque accru d’infection par des organismes pathogènes. Les probiotiques sont des micro-organismes vivants qui peuvent avoir un effet protecteur sur les effets délétères induits pas les antibiotiques. Ce projet a pour but d’étudier les effets protecteurs de molécules probiotiques sur les effets secondaires gastro-intestinaux induits par différents antibiotiques.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d’évaluer l’efficacité de produits sur les effets secondaires induits par l’utilisation d’antibiotiques sur certains paramètres physiologiques (prise alimentaire, consistance des fèces, altération de la barrière intestinale) et sur la composition du microbiote et du métabolome intestinal. Ces données permettront de supporter le développement ou l’utilisation de produits pour limiter les effets secondaires de l’usage d’antibiotiques.

Procédures

Certains traitements nécessiteront des gavages quotidiens sur animaux vigiles. Ceux-ci seront effectués par du personnel expérimenté pour limiter le stress de l'animal et avec des sondes souples pour limiter les irritations et auront lieu pendant 6 semaines maximum. Certains paramètres mesurés nécessitent un prélèvement sanguin. L'animal sera anesthésié avant celui-ci. Le prélèvement sanguin aura lieu au maximum une fois par semaine avec une semaine de récupération entre chaque prélèvement minimum et au maximum pendant 4 semaines.

Impact sur les animaux

L’administration d’antibiotiques peut entrainer une perte de poids et des diarrhées. Les rats seront observés attentivement pour respecter les points limites. L’administration répétée par gavage peut générer du stress et entrainer des irritations. Les traitements seront effectués par une personne expérimentée afin de limiter l'angoisse des animaux au maximum et à l’aide de sondes souples pour limiter les irritations.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés en fin d'expérience car leur tractus digestif doit être prélevé pour des études histologiques. Dans la phase de mise au point certains animaux n'ayant pas reçu d'antibiotiques pourront être réutilisés.

Remplacement

La physiopathologie du tractus digestif est complexe et ne peut pas être reconstituée dans des modèles non in-vivo.

Réduction

La variabilité des réponses aux effets d’un traitement antibiotique justifie une taille de groupe de minimum 12 animaux par condition expérimentale. Un effectif inférieur expose à un risque de devoir reproduire les procédures pour valider statistiquement la solidité des résultats obtenus.

Raffinement

Les rats seront hébergés à plusieurs afin de maintenir leur socialisation et dans des cages enrichies avec des tunnels pour qu’ils puissent s’abriter. Ils seront suivis quotidiennement et des points limites sont mis en place pour éviter la souffrance.

Choix des espèces

Après une étude de la littérature scientifique, les rongeurs jeunes adultes sont des modèles fréquemment décrits. Eventuellement, si les résultats de la première partie du projet ne sont pas concluants, des adultes plus âgés pourront être utilisés. Le rat a été choisi car les quantités de fèces qu'il génère sont plus importantes que chez les souris, ce qui permet de limiter le nombre d'animaux utilisés.

1 820 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal reçoit une fixation crânienne ou un dispositif optique implanté sous anesthésie, puis un entraînement de plusieurs semaines à des tâches de mémoire spatiale dans un environnement virtuel, crâne immobilisé, avec enregistrement des neurones. Le porteur indique que les souris peuvent être soumises à un contrôle de la consommation de liquide, l'entraînement s'arrêtant si la perte de poids dépasse 20 %, et que tous les animaux sont tués faute de pouvoir être réutilisés ou adoptés. Il revendique le recours à l'animal comme "nécessaire", la modélisation informatique ne suffisant pas à étudier les mécanismes de la mémoire.

Objectifs

Comment le cerveau peut-il distinguer entre des souvenirs qui se ressemblent ? L’hippocampe est censé servir cet objectif en générant des représentations de mémoire qui ne se chevauchent pas. Au cours de la vie adulte, l’hippocampe est constamment alimenté avec de nouveaux neurones, ajoutant de nouveaux éléments qui s’intègrent dans le réseau existant. Comment les activités des neurones nouvellement produits et matures sont reliées au stockage et au rappel des traces mémorielles distinctes n’est pas bien compris. Lors du stockage de traces mémorielles, l’hippocampe est activé par des entrées synaptiques qui sont induites par les événements et les objets de l’environnement actuel. Pour créer une trace mémorielle de cet environnement, l’hippocampe doit sauvegarder ce motif d’activité. La théorie prévalente suggère que ceci est accompli en renforçant la puissance des synapses entre les neurones hippocampiques qui font partie de ce motif d’activité, créant ainsi un ensemble de neurones fortement connectés. Par conséquence, quand la mémoire doit être ravivée, l’activation même d’une petite partie de cet ensemble entrainera tous les neurones de l’ensemble. Une mémoire complète peut être reconstituée même par une petite partie de l’environnement original. Plusieurs niveaux neuronaux sont engagés dans ce processus. Les neurones individuels doivent correctement sélectionner les entrées synaptiques auxquelles ils répondent. Ensuite, les populations de neurones qui répondent à différents motifs synaptiques ne doivent pas se chevaucher. Il n’est pas bien compris comment ces processus sont réalisés à ces niveaux différents. De plus, nous ne savons pas quel rôle est joué par les cellules nouvellement produites lors du stockage et du rappel de traces mémorielles. Pour répondre à ces questions, nous allons combiner des nouvelles méthodes qui nous permettront d’enregistrer et manipuler l’activité neuronale lors de tests comportementaux. Ces expériences ont pour objectifs scientifiques de répondre aux questions suivantes : 1. Quels sont les comportements et les entrées sensorielles qui activent les neurones nouvellement générés et matures ? 2. Comment les souvenirs distincts sont-ils représentés au niveau des entrées synaptiques des neurones ? 3. Peut-on manipuler sélectivement l'activité des neurones nouvellement générés et matures pour établir un lien de causalité avec la formation, la consolidation, et le rappel de souvenirs distincts ?

Bénéfices attendus

Le rôle des circuits neuronaux dans le stockage et le rappel des souvenirs épisodiques a été largement étudié au cours des dernières décennies. Cependant, la manière dont l'activité des neurones et des circuits neuronaux assure une récupération robuste des souvenirs familiers tout en permettant un encodage flexible des informations nouvelles n'est toujours pas claire, en particulier lorsque les informations familières et nouvelles se ressemblent. Nous abordons ici cette question en utilisant une approche expérimentale et computationnelle combinée. L'originalité de notre proposition est que nous n'établirons pas seulement des corrélations entre l'activité neuronale et le comportement, mais que nous fournirons des liens de causalité en manipulant l'activité de populations neuronales fonctionnellement identifiées. Nos résultats fourniront également des prédictions vérifiables pour les études humaines et aideront à mieux comprendre comment le cerveau stocke les souvenirs épisodiques dans la santé et la maladie. La mémoire, élément fondamental de l'être humain, est tragiquement perturbée dans de nombreuses pathologies neurologiques, notamment dans la maladie d'Alzheimer. Les théories sur la façon dont les souvenirs sont formés et rappelés par les circuits neuronaux dans la santé et la maladie sont largement basées sur des preuves corrélatives. Notre projet fournira des preuves causales sur la façon dont l'activité neuronale dans les systèmes de mémoire du cerveau entraîne un comportement guidé par la mémoire. Ces données fondamentales sont essentielles pour comprendre comment ce processus est perturbé dans des états pathologiques tels que la maladie d'Alzheimer, où notre approche mécaniste peut aider à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Après publication, nos données seront mises à disposition dans un dépôt ouvert et publique afin que d'autres chercheurs puissent également bénéficier de nos résultats expérimentaux.

Procédures

Implantation d’une plaque crânienne ou d’un dispositif optique intracrânien d’une durée typique de 1h ; 1–2 gestes chirurgicaux par animal. Ces gestes chirurgicaux sont suivis d’une récupération de 1–2 semaines. Ensuite, entrainement des souris pendant 1—4 semaines dans un espace virtuel, composé de 5–10 séances d’enregistrement ou d’entrainement de typiquement 30–90 minutes (rarement jusqu’à 3 heures) par jour. Après l’entrainement, 1–3 séances d’enregistrement de l’activité neuronale jusqu’à 3 heures par jour pendant une période de 2–5 jours.

Impact sur les animaux

Ce projet peut rarement (

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni replacés, ni adoptés.

Remplacement

Le recours à l’animal est nécessaire car nous n’avons pas suffisamment d’informations pour étudier les mécanismes moléculaires et cellulaires de la mémoire avec de la modélisation informatique. Pour obtenir ces informations, il nous faut donc employer des animaux qui effectuent des tâches de mémorisation. Les souris sont un modèle approprié pour ce projet, car elles peuvent être entrainées à des tâches de mémoire spatiale, elles produisent de nouvelles cellules nerveuses dans l'hippocampe, et elles sont accessibles à des techniques avancées d'enregistrement.

Réduction

Nous visons à utiliser le nombre minimal d'animaux qui sera suffisant pour obtenir des résultats expérimentaux valides. Les données d'une expérience peuvent être utilisées pour différents projets, par exemple, les données produites par des expériences d'intégration synaptique peuvent fournir des contraintes pour la construction d'un modèle informatique ; et les expériences électrophysiologiques in vivo peuvent à leur tour être suivies par des analyses morphologiques de la connectivité synaptique dans le même tissu in vitro. Nous allons utiliser des tests statistiques appropriés afin d'utiliser un nombre minimal de points de données pour fournir des résultats statistiquement significatifs. Le nombre d’animaux se justifie du fait de la faible taille des effets expérimentaux étudiés (nécessitant donc un nombre d’observations conséquent) et de la difficulté des manipulations réalisées (pertes techniques). L’environnement virtuel nous permet de finement et instantanément contrôler et adapter l’environnement suivant le comportement des animaux, ce qui n’est que difficilement possible dans des environnements réels. En plus, comme le crâne de l’animal est fixé, nous n’aurons pas besoin de miniaturiser les instruments d’enregistrement, ce qui nous permettra d’obtenir des enregistrements de haute définition avec peu de perturbations causées par le mouvement. Cela réduit la variabilité de nos données, nous permettant de réduire le nombre d’animaux au minimum nécessaire. Les approches patch-clamp et l’imagerie calcique nécessitent une excellente stabilité et un mouvement minimal du cerveau pour pouvoir extraire des signaux qui sont près du seuil de bruit. Pour cette raison, la plupart des essais seront effectués sur les animaux à crâne fixé. Cela nous aidera également à réduire le nombre d’animaux, car nous augmenterons la fraction de données utilisables.

Raffinement

Nous avons mis au point des procédures de surveillance accrue, de soins post-opératoires, de mesures de gestion de la douleur, et d’entrainement des animaux qui ont été développées et raffinées pendant plusieurs années. Pendant les procédures chirurgicales, la profondeur de l’anesthésie sera surveillée en testant les réflexes et en enregistrant la fréquence de respiration. Un tapis chauffant sera utilisé tout au long de la chirurgie. Si possible, une chaufferette est positionnée en contact de sa cage d’hébergement pendant les premières 24 heures suivant la chirurgie. Des analgésiques pré-opératoires seront administrés. Du gel ophtalmique est appliqué. Des anti-inflammatoires oraux sont mélangés à du gel alimentaire et placés dans la cage de l’animal durant au moins 3 jours après la chirurgie. Pour les souris montrant des signes de douleur après la chirurgie, l’administration de l’analgésique sera renouvelée. Selon notre expérience, nous n’observons pas de douleurs au-delà de 3 jours après la chirurgie. Le comportement des animaux sera surveillé régulièrement après la chirurgie, en faisant attention à une activité réduite, une posture voûtée, une démarche anormale, ou une agressivité accrue. Les animaux seront observés durant les 48h qui suivent l’opération. Si les animaux sont soumis à un contrôle de la consommation de liquide, ils seront pesés régulièrement, et la restriction sera interrompue si la perte de poids dépasse 20% par rapport au poids pré-chirurgical. Les souris seront hébergées avec une litière appropriée et des matériaux de nidification dans un environnement enrichi avec des roues, des tunnels et des maisonnettes. Bien que les réponses sensorielles puissent être testées sous anesthésie, les médicaments d'anesthésie affectent l'activité dans les circuits neuronaux et peuvent fournir des résultats trompeurs. De plus, la majorité des expériences nécessite que l’animal effectue une tâche. Pour cette raison, les expériences se feront sur l’animal éveillé.

Choix des espèces

Les rongeurs sont probablement les espèces les plus éloignées phylogénétiquement pour lesquels une comparaison directe peut être faite avec la structure et le fonctionnement du cerveau humain. Notre modèle expérimental est la souris (C57B/6J wild type), qui est actuellement l'espèce de choix dans la plupart des domaines de la recherche biomédicale, car elle permet l'utilisation de techniques moléculaires puissantes. Cela a permis l'expression sélective de molécules, telles que des protéines fluorescentes, pour identifier des populations de neurones spécifiques au lieu d’enregistrer l’activité de neurones choisis au hasard. Ceci est un raffinement de nos méthodes qui permet de réduire le nombre d'animaux utilisés. Souris adultes, parce que nous nous intéressons à la neurogenèse dans l’organisme adulte, et au comportement dans l’organisme adulte. La croissance du crâne est alors largement terminée.

1 800 rats et souris vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des plaies circulaires leur sont découpées à l'emporte-pièce sous anesthésie, entourées d'un anneau collé et suturé, et suivies jusqu'à quinze semaines chez des animaux souvent rendus diabétiques et hébergés seuls. Le porteur indique que ces plaies provoquent une douleur modérée et peuvent s'infecter, les animaux étant anesthésiés jusqu'à deux fois par semaine pour photographier les plaies puis tués pour prélever peau et sang. Il affirme que les modèles cellulaires ne reproduisent pas la réparation d'un tissu vivant, ce qui justifierait le recours au rongeur.

Objectifs

L’objectif est de tester l’efficacité cicatrisante de composés chimiques ou biologiques dans le cadre de la cicatrisation de plaies, notamment chez le sujet diabétique qui est plus enclin à développer des plaies non cicatrisantes, avec à la clef des complications infectieuses et nécrosantes. Il est estimé que 20 % de toutes les hospitalisations pour le diabète sont liées à des complications de lésions cutanées au niveau du pied. En effet, le risque de gangrène chez le sujet diabétique est multiplié par 17 comparé à celui de la population non diabétique. Les amputations consécutives à des lésions de gangrène, de nécroses, ou d'ulcérations sont chiffrées à plus d’un million par an dans le monde. Il est donc essentiel d’identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques pour favoriser la cicatrisation et ainsi éviter la chirurgie d’amputation chez le sujet diabétique. Dans ce contexte, un modèle animal est nécessaire pour étudier les différentes phases de la cicatrisation, car les modèles cellulaires in vitro ne permettent pas de mimer tous les processus mis en place lors de la réparation tissulaire in vivo, avec l’implication de types cellulaires différents au cours du temps. Les composés chimiques ou biologiques évalués dans ce projet seront pré-sélectionnés in vitro sur des critères d’efficacité et de faisabilité de développement, afin de limiter le nombre de produits à tester chez l’animal.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de tester de nouvelles molécules candidates pour accélérer la cicatrisation de plaies. A terme, cela permettra l’introduction en clinique de nouvelles stratégies pour les plaies étendues et/ou à cicatrisation trop lente, par exemple chez les diabétiques.

Procédures

Des biopsies de peau (plaies circulaires de petite taille) seront réalisées sur des rats ou souris diabétiques et potentiellement non diabétiques anesthésiées avec analgésie (anesthésie d’une heure environ, une fois dans l’étude), à l’emporte-pièce, puis des anneaux de caoutchouc ou silicone seront fixés autour de la plaie (colle chirurgicale et sutures), et les plaies seront protégées par des pansements. Si les sutures d’un anneau venaient à se rompre, elles seraient reprises sous anesthésie générale (anesthésie d’environ une heure). Suite à cela, les animaux devront être hébergés individuellement, dans des cages à parois transparentes leur permettant de voir leurs congénères. Les études dureront au maximum 15 semaines et la cicatrisation des plaies sera suivie. Les animaux pourront recevoir des traitements pour vérifier l’effet de ces traitements sur la cicatrisation. Les traitements douloureux seront réalisés avec une analgésie préalable et sous anesthésie (une heure d’anesthésie environ). Les traitements stressants seront réalisés sous anesthésie (une heure environ). Les traitements peu stressants seront réalisés vigile (5 minutes environ). Les traitements seront réalisés au maximum 3 fois par jour sur toute la durée de l’étude (maximum 15 semaines). Les animaux seront pesés au minimum 2 fois par semaine (manipulation d’un quart d’heure), manipulés pour observer les plaies tous les jours (manipulation d’un quart d’heure), et anesthésiés pour photographier les plaies au moins 2 fois par semaine (anesthésie une heure). Des prélèvements sanguins et urinaires pourront être réalisés durant l’étude si besoin de mesurer le taux de produit circulant ou d’autres biomarqueurs pertinents. Les prélèvements peu stressants seront réalisés vigile (10 minutes environ) et les prélèvements stressants seront sous anesthésie (1 heure environ). Au maximum, 3 prélèvements par jour seront réalisés. En fin d’étude, les animaux seront euthanasiés pour prélèvement de sang et de peau.

Impact sur les animaux

Des plaies seront induites chez les animaux, et celles-ci cicatriseront plus ou moins lentement selon les animaux (cicatrisation particulièrement lente chez les animaux diabétiques). Ces plaies induiront une douleur modérée et potentiellement une légère réduction de mobilité. Des traitements antalgiques seront mis en place si besoin, et de l’eau et de la nourriture gélifiée seront mises en place en fond de cage. Les signes d’infection seront suivis tout au long de l’étude (3-4 semaines) car ces plaies de longue durée pourraient avoir tendance à s’infecter. En cas d’utilisation d’animaux diabétiques, ceux-ci présenteront de facto un phénotype dommageable (diabète).

Devenir

Les animaux seront mis à mort afin de pouvoir procéder à la récupération des organes, de peau et de grands volumes de sang.

Remplacement

Toutes les molécules chimiques ou biologiques qui seront évaluées dans ce projet auront été si possible au préalable sélectionnées dans des tests in vitro afin de s’assurer de leur efficacité, de leur spécificité et de leur absence de toxicité. Elles auront aussi si possible été sélectionnées in vivo chez le rongeur sur leurs propriétés pharmacocinétiques (vérification de la compatibilité avec une efficacité dans la maladie visée). L’ensemble de ces données est souvent insuffisant pour prédire l’efficacité in vivo des molécules, car recréer in vitro une pathologie complexe est difficile, notamment lorsque différents types cellules et/ou tissus sont impliqués. L’efficacité réelle des meilleures molécules devra donc être évaluée chez le rongeur.

Réduction

Nous estimons qu’un nombre minimum de 8 animaux adultes par groupe sera nécessaire pour observer une réduction significative d’un seul paramètre d’intérêt (taille de la plaie). Ce nombre pourrait monter jusqu’à 12 pour une réduction significative sur plusieurs autres paramètres suite à un traitement (analyse histologique). Les effectifs minimums seront réévalués à l’issue des premières études afin de trouver le bon compromis entre réduction du nombre d’animaux et atteinte des seuils de significativité statistique.

Raffinement

Les animaux seront pesés au minimum 2 fois par semaine. En cas de perte de poids, ils seront réhydratés. En cas de suspicion de toxicité du composé chimique ou biologique administré, les traitements seront interrompus. La douleur est évaluée pour décider de la nécessité d’administrer un traitement antalgique et l’atteinte des points limites. Les expérimentateurs sont formés pour reconnaître ces signes. Les personnes en charge du bien-être et du soin des animaux veillent au respect des points limites. Un système d’alerte est mis en place pour statuer sur la mise à mort de l’animal. Si l’un des signes cliniques liés aux points limites est observé, l’animal est mis en observation. Si les signes persistent, une décision de suivi ou d’euthanasie devra être prise. Des points limites supplémentaires seront ajoutés en cas de détection d’effets non prévus constatés lors des premières études et/ou en cas de mise en place de méthodes plus raffinées d’évaluation de la souffrance des animaux. Les souris et rats diabétiques boivent beaucoup et urinent beaucoup, donc les cages et biberons seront donc changés tous les jours. Afin de pouvoir si possible limiter l’hébergement individuel, des essais d’habituation au pansement seront réalisés lors des études pilotes.

Choix des espèces

Les troubles de la cicatrisation chez les rats diabétiques et souris diabétiques des deux sexes sont bien documentés et s’apparentent à ceux observés chez les humains diabétiques. Des rats ou souris hétérozygotes pourront être utilisés comme contrôles de par leur proximité génétique mais leur absence de phénotype dommageable. Seuls des animaux sevrés seront utilisés (jeunes adultes et adultes, 6 semaines minimum). En effet, dans la bibliographie, les études de cicatrisation chez les animaux diabétiques sont réalisées sur des animaux adultes.

20 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des rats de souche ZSF1, sélectionnés pour développer une insuffisance cardiaque, sont anesthésiés deux heures pour recevoir un produit de contraste et une imagerie du cœur par ultrasons, avant d'être euthanasiés pour prélever le cœur. Le porteur décrit surtout un stress léger à l'introduction en chambre d'induction et situe les atteintes du côté de la pathologie développée par les animaux. Il affirme que la complexité du système vasculaire empêche de mettre au point cette méthode sans rats, et présente ce marqueur d'imagerie comme un futur outil clinique.

Objectifs

La circulation coronarienne est responsable de la perfusion du myocarde. Les modifications du débit coronarien ont des conséquences graves sur les performances du cœur, comme dans l’infarctus du myocarde. À ce jour, seules les grosses artères épicardiques de l’ordre du millimètre peuvent être visualisées in vivo chez l'homme et l’animal par les techniques d'angiographie telles que les rayons X, la tomodensitométrie ou l’IRM. Ces dernières années, nous avons démontré au laboratoire la faisabilité de la microscopie ultrasonore de localisation. Cette technique d’imagerie permet de visualiser en profondeur dans les organes les flux sanguins dans les micro-vaisseaux de quelques dizaines de microns de diamètre. Au-delà de la simple visualisation,d'autres nouvelles techniques échographiques de mesure des flux sanguins permettent de quantifier les vitesses de flux dans les vaisseaux, ce qui est crucial pour évaluer la fonction des micro-vaisseaux. Nous avons récemment amélioré cette technique pour faire de l’imagerie 3D, ce qui permet de visualiser et de quantifier les flux au niveau d'un organe entier tel que le cerveau et le cœur. Une première étude sur des rats témoins a démontré la faisabilité de la mesure des diamètres et des flux des vaisseaux de la microcirculation ainsi que leur réactivité au cours d’une vasodilatation. Nous voudrions maintenant mettre en évidence une différence de réactivité et d’anatomie de ces vaisseaux dans l’insuffisance cardiaque. Cette pathologie a touché 40 millions de personnes en 2015 dans le monde. La moitié des patients sont atteints d’une forme appelée insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée (ICEP) très difficile à diagnostiquer. Cependant, des altérations de coronaires apparaissent très tôt et pourraient être un marqueur précoce de l’ICEP car Il est maintenant bien établi que la dysfonction de la microvascularisation coronarienne est un marqueur pronostique des altérations du muscle cardiaque. Nous utiliserons une souche de rats mutants ZFS1 obèses développant cette pathologie au cours de leur croissance. Avec ce modèle d’imagerie microscopique non invasif, nous pourrons mettre en évidence les effets précoces du développement de l’insuffisance cardiaque sur la microcirculation dans le cœur. Pour ce projet nous prévoyons d’utiliser 20 rats sur une durée de 5 ans. Il est important de noter que le projet s'inscrit dans la démarche des 3R.

Bénéfices attendus

Il est maintenant bien établi que la dysfonction de la microvascularisation coronarienne est un marqueur pronostique de l’insuffisance cardiaque. Nous pensons que cette technologie permettant l’exploration des flux myocardiques des petits vaisseaux de quelques dizaines de micron mettra en évidence des différences significatives chez les animaux insuffisants cardiaques. Ces données recueillies sur l’animal entier présentent un intérêt thérapeutique majeur qui pourront être utilisées en clinique dans le futur comme un marqueur précoce du développement de l’insuffisance cardiaque.

Procédures

Les interventions auront toutes lieu sous anesthésie générale pendant 2 heures. Pour chaque animal, Il y aura : - Injection intraveineuse de produit de contraste et d'adénosine ou de sérum physiologique. -Tonte de la peau au niveau de la cage thoracique. - Positionnement d'une sonde échographique en contact de la peau sur la cage thoracique. - Euthanasie à la fin de la procédure.

Impact sur les animaux

Au cours des expérimentations, une manipulation pour introduire le rat dans la chambre d’induction peut engendrer un léger stress de l’animal. Un soin particulier sera donné dans la surveillance des rats pendant leur hébergement notamment pour les rats développant une insuffisance cardiaque. A part cela, les opérations auront lieu sous anesthésie générale. Les prélèvements de coeur seront réalisés après euthanasie du rat.

Devenir

Tous les rats seront euthanasiés a la fin de la procédure. Un prélèvement de cœur sera effectué afin de réaliser une analyse quantitative du degré de l'insuffisance cardiaque de l'animal.

Remplacement

Cette étude a déjà été mise au point au cours de l’étude coronarographie 3D. La complexité du système vasculaire ne nous permettait pas de mettre au point cette méthode sans utiliser des rats. Dans cette étude des mécanismes de développement de l’insuffisance cardiaque nous sommes obligés d’utiliser des modèles qui sont très spécifiques. Seule L’application de cette méthode qui est nouvelle sur ce modèle nous permettra de découvrir les mécanismes du développement de la maladie.

Réduction

Nous allons réduire le nombre d’animaux nécessaires à la réalisation de cette étude dans la mesure où nous utiliserons les mêmes conditions expérimentales que l’étude « Coronarographie par ultrasons en trois dimensions ». Les conditions expérimentales sont parfaitement maîtrisées et nous n’aurons donc pas besoin d’animaux pour la mise au point. Pour cette étude, une comparaison entre deux groupes sera effectuée. Un groupe témoin composé de 10 rats sains et un groupe composé de 10 rats insuffisants cardiaques. Une deuxième comparaison sera effectuée entre les résultats avant et après ajout d’agents pharmacologiques sur le même animal.

Raffinement

Les animaux seront reçus au moins une semaine avant la procédure et seront manipulés régulièrement afin de les habituer et éviter le stress le jour de la procédure. Les animaux seront hébergés en groupe de 3 rats pour favoriser leurs comportements sociaux dans un environnement enrichi (tunnel en carton et bâton en bois) avec un accès illimité en eau et nourriture. Durant l’opération sous anesthésie générale, la température et les constantes de l’animal (température corporelle, fréquences respiratoire et cardiaque et saturation d’oxygène) seront contrôlés et toute anomalie conduirait à l’ajustement immédiat des paramètres de l’anesthésie, si les modifications n’amélioraient pas l’état de l’animal, la procédure serait arrêtée et l’animal serait euthanasié.

Choix des espèces

Les développements effectués sur les coronaires de rats dont la structure est élaborée et complexe pourront être utilisés de façon fiable sur les études futures chez l’homme. La souche de rats ZSF1 répond aux critères d’exploration de la méthode, il n’y aura pas de mise au point supplémentaire à effectuer. Des rats adultes seront utilisés afin de s’assurer que l’imagerie est faite sur des cœurs pleinement développés.

800 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une greffe de cellules de cancer du foie, par injection simple ou par chirurgie dans le foie, la rate ou la veine porte, puis des traitements testés et un suivi par imagerie sous anesthésie. Le porteur indique que le développement de la tumeur peut entraîner des effets délétères encadrés par des points limites, les animaux étant tués pour prélever organes et fluides. Il affirme qu'aucune méthode in vitro ou in silico n'évalue un médicament sur le cancer du foie et que l'animal reste un "passage obligatoire" avant l'humain.

Objectifs

Ce projet vise à évaluer l’efficacité thérapeutique de nouveaux médicaments dans des modèles murins pertinents de cancer du foie. Ces modèles devant être représentatifs des tumeurs humaines et permettre d’évaluer au mieux l’effet bénéfique de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Bénéfices attendus

A court terme, les bénéfices attendus sont de démontrer que les stratégies thérapeutiques testées sont actives dans un modèle expérimental et également d’évaluer ses éventuels effets secondaires avant son passage en phases cliniques. Ainsi, à long terme, les bénéfices attendus sont la découverte de nouveaux médicaments pour traiter les cancers hépatiques, une pathologie humaine touchant plus de 10 000 personnes par an en France.

Procédures

Les animaux recevront 1 greffe de cellules tumorales soit par voie peu invasive (sc, ip, iv - durée max 1 min) soit par chirurgie (injection dans le foie, la veine prote ou encore la rate - durée de la chirurgie estimé à 5-10 min). Dès lors, des essais de traitements seront menés Le schéma thérapeutique sera adapté en fonction de la nature du traitement testé. En cas de prélèvement de sang ceux-ci seront réalisés sous anesthésie et limités à 1 par semaine et à un volume

Impact sur les animaux

Le développement de la tumeur chez la souris pourra à terme être associé à des effets délétères. Dans ce contexte, la mise en place de points limites adaptés permettra de détecter ces signes au plus tôt et donc de garantir le bien-être animal. De même, l’utilisation de traitement novateur pour lesquels par définition nous ne connaissons pas tous les effets, pourront également induire des effets délétères. Encore une fois, la mise en place de points limites adaptés permettra de détecter les signes de mal être au plus tôt et donc de pouvoir agir rapidement et ainsi de garantir le bien-être animal. Les procédures chirurgicales d’implantation intrahépatique, intrasplénique et veine porte repose sur la mise en place de protocoles chirurgicaux incluant une analgésie maitrisée ainsi que d’un suivi post-opératoire adapté. L’impact négatif pour l’animal est réduit au maximum. Après récupération, les animaux sont maintenus en groupe sociaux pour améliorer leur bien-être et la qualité des données recueillies. L'ensemble des mesures décrites ci-dessus permet donc de réduire les contraintes potentielles pour l’animal à leur minimum.

Devenir

Euthanasie des animaux pour réaliser des prélèvements d’organe/ fluides corporels à un volume ne permettant pas la survie de l’animal Euthanasie des animaux suite aux effets indésirables provoqués le développement de la tumeur ou encore par le produit / modèle chez les animaux

Remplacement

Dans le cadre du développement de nouveaux médicaments, ce projet est réalisé chez la souris car il n’existe pas de méthode de substitution (in vitro ou in silico) pour évaluer les effets d’une nouvelle molécule sur le cancer du foie. De plus, avant toute administration à l’homme, l’animal constitue un passage obligatoire pour l’évaluation de l’efficacité, la toxicité et la pharmacocinétique d’une nouvelle thérapeutique. A ce jour, la souris est l’espèce qui est la plus adaptée à ce type de modèle d’étude.

Réduction

Un nombre minimal et suffisant d’animaux par groupe est utilisé afin d’analyser de façon rigoureuse et efficace les résultats des expériences et d’effectuer des analyses statistiques. Nombre d’animaux minimal et suffisant par groupe pour réaliser une analyse statistique : 6 à 10 / par groupe en fonction de l’effet thérapeutique attendu.

Raffinement

Dans ce projet, le raffinement sera obtenu par : • la mise au point de procédures rigoureuses, • la formation du personnel, • un suivi quotidien de l’état de santé des animaux, • Le suivi des signes cliniques et la détermination des points limites, • Le recours aux procédures d’euthanasie dès que nécessaire, • Un protocole analgésique adapté pour la chirurgie et la période post-opératoire et un suivi post-opératoire de l’état de santé des animaux avec des soins et un enrichissement adaptés afin de permettre une bonne récupération des animaux, • La réduction du volume sanguin prélevé grâce à l’amélioration de la sensibilité des méthodes d’analyse,

Choix des espèces

La souris est l'une des espèces animales les plus pertinentes et les plus couramment utilisées notamment pour évaluer l’efficacité de traitements anti-tumoraux, de par leurs facilités d’entretien, de stabulation, de manipulation, et leurs similitudes physiologiques avec l’espèce humaine. Animaux adultes. Ce projet n’a pas pour objectif d’étudier les effets du produit sur l’animal à d’autres stades de développement .

100 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal reçoit une fenêtre d'observation implantée dans le crâne sous anesthésie, puis jusqu'à neuf séances d'habituation à la contention et cinq à sept séances d'imagerie maintenues de une à trois heures, pour former une quinzaine d'étudiants par an à la technique. Le porteur revendique qu'il n'existe pas d'alternative non animale et qu'il est "essentiel" que la formation implique des animaux vivants. Les bénéfices évoqués contre les pertes sensorielles restent lointains, l'objet réel du projet étant l'apprentissage d'un outil d'imagerie.

Objectifs

Le but général du projet est d’entrainer annuellement une quinzaine d’étudiants, sous supervision d’un spécialiste, à mesurer de manière extensive et précise les représentations sensorielles de stimuli complexes dans le cerveau de souris vigiles. Ces mesures extensives sont rendues possibles par l’utilisation de techniques d’imagerie à haute densité permettant l’enregistrement simultané de plus de 1000 neurones par expérience. La formation d’étudiants dans ce domaine permettra la généralisation de cette méthodologie qui permet d’obtenir beaucoup plus de données cruciales pour la compréhension des circuits neuronaux du cerveau pour un nombre réduit d’animaux utilisées. Dans ce projet, nous mettons en place une procédure expérimentale permettant aux étudiants, sous la supervision d’un spécialiste de prendre en main les instruments nécessaires à la réalisation de l’expérience en situation réelle.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra l’acquisition par une quinzaine d’étudiant annuellement d’une méthode qui représente une nouveauté technologique pour l’observation de l’activité cérébrale à la résolution neuronale. Le développement de cette méthode permettra de progresser dans la compréhension des mécanismes de la perception sensorielle et ainsi de pouvoir développer de nouvelles approches thérapeutiques dans le domaine des pertes sensorielles.

Procédures

Les animaux sont soumis à 1 chirurgie d’implantation d’une fenêtre d’observation permanente sous anesthésie et analgésie puis à 9 séances maximum d’habituation à la contention (0.5 à 3h par séance). Enfin 5 à 7 séances d’imagerie en contention de 1 à 3 heures sont réalisés.

Impact sur les animaux

Ce projet inclut une préparation chirurgicale des souris occasionnant des douleurs et un inconfort modéré dans la période de récupération de 2 jours. Par la suite les souris sont habituées à la contention ce qui entraine un stress et un inconfort qui s’amenuisent après 3 jours d’habituation.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni replacés, ni adoptés.

Remplacement

Il n’existe pas d’alternative non animale pour accéder à l’activité de milliers de neurones opérant le traitement de l’information sensorielle. Dans ce projet l’utilisation d’animaux est nécessaire pour permettre aux étudiants d’apprendre la méthodologie d’imagerie et la manipulation de l’équipement en conditions réelles. Cela permet d’éviter par la suite de nombreuses erreurs qui peuvent se faire parfois au détriment du bien-être animal. Il est donc essentiel que la formation à cette méthode implique des animaux vivants.

Réduction

Grâce à l’utilisation des méthodes d’imagerie optiques modernes permettant d’enregistrer plus de 1000 neurones en parallèle, le nombre d’animaux utilisés est minimisé par la possibilité de répéter le protocole de mesure sur plusieurs jours voire plusieurs semaines avec le même animal pour maximiser la taille de l’échantillon de neurones collecté sur chaque animal, et ainsi atteindre des échantillons de plusieurs milliers de neurones, permettant une précision statistique jamais atteinte. Il est donc important de développer ces techniques pour améliorer la réduction des nombres d’animaux utilisés en neuroscience. 20 animaux sont nécessaires par ans pour obtenir les dix animaux nécessaires pour le cours (4 à 5 animaux utilisés par jours et repos de 2 jour) en comptant 50% d’animaux non utilisables du fait d’aléas expérimentaux, soit 100 animaux par an.

Raffinement

La procédure expérimentale de ce projet implique une antalgie et des temps de repos appropriés pour minimiser la souffrance, un suivi quotidien des animaux, et la définition de points limites précis basés sur des indicateurs de poids, (toute perte de poids >20% est un point limite), d’aspect général et de comportement, entrainant l’arrêt de l’expérience ou la mise à mort s’il n’est pas possible de pallier immédiatement la souffrance de l’animal.

Choix des espèces

Nous avons choisi la souris comme modèle animal en raison de l’ensemble des outils génétiques (souris transgéniques, injections virales AAV) qui sont bien établies chez cet animal, et qui permettent d’une part de manipuler différents éléments du système nerveux de manière ciblée, d’autre part de garantir une expression large et stable de certaines protéines, comme des senseurs calciques fluorescents ou des opsines (par ex. channelrhodopsin). Dans ce projet nous utiliserons les lignées GAD2-Cre, AI14D-TDT et leur croisement qui permet le marquage spécifique des interneurones dans le cortex. Pour toutes les expériences, nous utiliserons des souris adultes (de 3 à 6 mois) afin d’étudier la perception sensorielle dans un système nerveux mature.