Procédures modérées

150 macaques à longue queue vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque macaque, maintenu vigile sur une chaise à contention, reçoit une administration de bactéries dans les voies respiratoires, puis subit jusqu'à cinq lavages bronchiques et dix prises de sang sous anesthésie, avant d'être tué pour prélever ses organes. Le porteur reconnaît que la contention représente la principale contrainte pour l'animal. Il justifie le recours au macaque par la proximité de son système respiratoire avec celui de l'humain, un passage préalable par des rongeurs étant prévu.

Objectifs

Les maladies inflammatoires respiratoires représentent un ensemble de syndrome dont le développement est croissant avec l'augmentation de la pollution athosméphique et d'autres facteurs d'environnement. Ces maladies invalidantes sont souvent bien contrôles chez les malades, mais les traitements peuvent être lourds ou présentent des effets indésirables. Actuellement, les traitements des maladies inflammatoires du système respiratoire font appel à des thérapeutiques anti-inflammatoires chimiothérapeutiques ou à des immunothérapies classiquees administrées par voie générale. Ce projet a pour but d'étudier l'innocuité, la biodistribution et la biodisponibilité de produits de type Live Biotherapeutics Product administré par voie pulmonaire. Ces produits sont en cours de développement, leur effet aura été prouvé au préalable in vitro et doit être testé in vivo chez le singe macaque cynomolgus.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus du projet sont de mieux caractériser produits immunostimulants innovants, et de mieux les connaître avant de les utiliser pour le traitement des maladies inflammatoires pulmonaires. Les informations obtenues chez les singes, dont la physiologie et l'immunologie des voies respiratoires sont très proches de l'homme.

Procédures

L'administration des produits se fait avec un animal vigile, maintenu sur une chaise à contention. Les prélèvements prévus sont des lavages broncho-alvéolaires, et des prélèvements de sang, d'urine ou de fécès. La fréquence et le durée des prélèvements sont fonction des caractéristiques estimées du produit, avec un maximum de 4 semaines. Au total, on peut envisager 5 lavages bronchiques et 10 prises de sang au maximum.

Impact sur les animaux

L'adminstration du produit représentante un stress pour les animaux, mais elle n'est pas douloureuse. La principale contrainte est que l'animal est immobilisé dans une chaise à contention. Les prélèvements réprésentante une contrainte, mais ils sont réalisés sous anesthésie générale. Il est prévu de pouvoir réaliser dees prélèvements sanguins ou des lavages bronchiques principalement.

Devenir

Les animaux sont euthanasiés sous anesthésie à la fin des protocoles pour pouvoir prélever les organes.

Remplacement

L'administration de LBP dans les voies pulmonaires pour lutter contre des maladies inflammatoires chroniques nécessite des développements précliniques spécifiques, permettant de mesurer la quantité de bactéries nébulisées dans les voies respiratoires, il est nécessaire de disposer d’un modèle animal pertinent. En effet, la nécessite de pouvoir observer des interactions complexes et fines entre organes n’est aujourd’hui possible que sur modèle animal, dans ce cadre d’étude. Même si des modèles in vitro de poumons existent, ils ne permettent pas de prédire la distribution et la viabilité d'un produit biologique aussi spécifique qu'un LBP, ni la réponse de l'organisme a l'influx soudain d'une large quantité de bactéries, même non pathogènes. Une approche sur des modèles de rongeurs est préalable aux essais sur Singes.

Réduction

Le nombre d'animaux est limité au minimum nécessaire. Pour tester un LBP, un groupe de 3 à 5 animaux au maximum est suffisant. Nos études sont exploratoires, très en amont dans le développement des produits. L'évaluation de l'effet se fait sur la base de l'analyse hostologique microscopique et de l'évaluation des populations cellulaires détectées après administration du produit. Avec un groupe de 3 à 5 animaux, seules des statistiques descriptives sont possibles, sachant que nous n'utilisons pas d'animaux témoins non traités. Nous comparons les résultats obtenus avec nos données de base, en comparant les données et parfois les moyennes pour évaluer une tendance. Le nombre d'animaux présenté dans ce projet est une estimation qui tient compte du nombre de produits qui pourraient être confiés à notre société pour en évaluer la biodistribution et l'innocuité. Si la demande est faible, il est évident que seuls les animaux nécessaires (3 à 5 par produit) seront utilisés.

Raffinement

Chacun des actes techniques mis en oeuvre pour ce projet ont été mis au point, étudiés et raffinés pour limiter le stress ou la douleur des animaux. La plupart des prélèvements sont réalisés sous anesthésie générale. L'administration se fait avec un système de contention auquel les animaux sont habitués au préalable pendant plusieurs jours, sans administration. Les techniques analytiques auxquelles nous faisont appel sont suffisamment sensibles pour réduire la quantité de prélèvement nécessaire. Ainsi, les volumes des prises de sang ou des lavages alvéolaires sont très faibles.

Choix des espèces

La macaque cynomolgus possède une proximité physiologique et immunitaire avec l’homme ainsi qu’une anatomie des grandes fonctions extrêmement proche de l’homme. En effet, l’anatomie de son système respiratoire (en partie liée à sa posture verticale (semi-bipède- par opposition aux modèles rongeurs ou porcins) est très proche de celle de l’homme, ou encore un système digestif ou urinaire sensiblement similaire également. Ces similitudes permettent de tester la distribution et la viabilité d’un produit biologiques pour une transposition future chez l’Homme (thérapie par nébulisation, administration par voie orale). Selon le type de LBP choisi et sa cible thérapeutique, des animaux jeunes (2 ans) ou plus âgés (à partir de 3 ans) pourront être utilisés pour des raisons de maturité du système immunitaire et de poids. Cependant, le stade de développement pourra être affiné avec le donneur d’ordre selon le type d’individus visé par la thérapie.

300 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Pour provoquer une pancréatite, chaque souris reçoit jusqu'à dix-huit injections de céruléine, des gavages et des injections d'antibiotique ou de bactéries, la céruléine pouvant causer des douleurs modérées répétées. Les animaux sont tués pour des analyses post-mortem. Le porteur affirme que les interactions entre bactéries, tube digestif et pancréas ne peuvent être reproduites in vitro et que le modèle animal est le seul auquel il peut recourir.

Objectifs

Le microbiote intestinal influence le développement des maladies digestives. En effet, les patients avec une pancréatite alcoolique présentent des modifications de leur microbiote intestinal en comparaison des patients avec une consommation alcoolique similaire mais sans pancréatite ou développant une atteinte hépatique. On trouve notamment une augmentation des entérocoques, en particulier d’Enterococcus faecalis. Il a été́ démontré que, chez les patients ayant une hépatite alcoolique aigue, les souches d’E. faecalis produisant la toxine cytolysine sont augmentées, cela est corrélé à la sévérité de la maladie. Il est montré que les patients avec une consommation alcoolique excessive développant une pancréatite alcoolique hébergent plus souvent des souches exprimant la cytolysine que les patients ayant une hépatite alcoolique. De plus, l’abondance relative d’E. faecalis productrice de cytolysine est de 10 à 100 plus importante chez les patients développant une pancréatite par rapport à ceux développant une hépatite. Cependant, le rôle de cette souche dans l’apparition et la gravité de la pancréatite n’est pas connu. Notre objectif est de démontrer que cette bactérie est un facteur prédisposant à la pancréatite en particulier lorsque la souche est productrice de la toxine cytolysine. Nous avons isolé des souches de E. faecalis de patients ayant une pancréatite. Notre projet vise à évaluer sur des modèles murins de pancréatite chronique ou aigue induites par la céruléine, l’implication de E. faecalis (avec ou sans production de cytolysine) sur le développement des lésions de pancréatite.

Bénéfices attendus

La pancréatite et ses complications, notamment le risque de cancer du pancréas, sont associées à une mortalité élevée et il existe peu de traitements actuellement. Notre approche vise à évaluer le rôle du microbiote intestinal chez les patients alcooliques, et en particulier d’Enterococcus faecalis, dans la survenue des dommages du pancréas. Si notre hypothèse se confirme, des stratégies de modification du microbiote intestinal, avec éradication de E. faecalis, pourraient améliorer la prise en charge des patients atteints de pancréatite chronique, soit environ 15 000 patients en France, et potentiellement prévenir les complications de la pancréatite sur le long terme, comme le cancer du pancréas.

Procédures

- Induction d’une pancréatite chronique : de 3 à 6 injections maximum intrapéritonéales de céruléine espacées d’une heure, une fois par semaine, pendant 3 semaines soit 18 injections /souris, ce qui concerne 180 souris au total. - Induction d’une pancréatite aiguë : 6 injections intrapéritonéale de céruléine espacées d’une heure,suivi du sacrifice la même journée soit 6 injections intrapéritonéale /souris/ ce qui concerne 120 souris au total. - Gavage PBS ou E. Faecalis : 1 gavage par semaine pendant 2 semaines soit 2 gavages/souris ce qui concerne 168 souris au total. - antibiothérapie préalable au gavage : 1 injection sous cutanée de clindamycine pendant 3 jours, pendant 2 semaines soit 4 injections /souris ce qui concerne 168 souris au total. - injection intraveineuse d’E. Faecalis : 1 injection intraveineuse de souches d’enterococcus faecalis par semaine pendant 2 semaines soit 2 injections intraveineuse/souris ce qui concerne 36 souris au total.

Impact sur les animaux

Le traitement à la céruléine par injections intra péritonéales peut engendrer des douleurs modérées, mais répétées lors des injections et dans les heures qui suivent. Les injections sous cutanées d’antibiotiques peuvent entrainer des douleurs légères au moment de l’injection. Le gavage peut entrainer un stress de la souris, et des douleurs modérées lors du gavage.

Devenir

Mise à mort pour analyses post-mortem.

Remplacement

Les complications qui vont être observées au cours de la pancréatite mettent en jeu des interactions entre les différents organes qu’il est encore actuellement impossible de reproduire in vitro. Notre projet correspond à un travail qui permettra de comprendre le lien entre microbiote intestinal, la barrière intestinale et le développement d’une pancréatite. Le modèle animal est le seul auquel nous pouvons avoir recours et qui permet d’intégrer les interactions entre bactéries, tube digestif et pancréas.

Réduction

Nous nous sommes basés pour calculer la taille des groupes sur le dosage d’un marqueur sérique de pancréatite qui est augmentée dans le modèle avec céruléine. Nous avons ainsi déterminé la taille des groupes de souris afin à la fois d’obtenir des résultats robustes d’un point de vue statistique et permettant de réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés, 12 souris par groupe de comparaison seront utilisées dans les procédures.

Raffinement

Les souris seront hébergées par 4. L’enrichissement classique en cellulose, ayant un impact sur le microbiote intestinal, sera remplacé par un enrichissement plastique. Le jour de la mise à mort, les souris seront manipulées dans un local différent de celui où seront hébergées les autres souris en attente d’être manipulées. Le temps de manipulation des souris vigiles sera minimisé au maximum afin de limiter le stress et l’angoisse des souris. C’est une des raisons pour laquelle nous demandons à ne pas avoir à pré-traiter les souris par une pommade à la lidocaïne. Nous utilisons pour les injections intra-péritonéales des petites aiguilles et un volume réduit afin de minimiser la douleur de la piqure. Pour les injections en intra-veineuse au niveau du sinus retro-orbital, les souris seront anesthésiées et les 2 injections à une semaine d’intervalle seront réalisées sur le sinus gauche puis à droite la semaine suivante. Les gavages réalisés sur souris vigile pour éviter les fausses routes seront également réalisées 2 fois à 1 semaine d’intervalle avec un volume réduit à l’aide de canules de gavage fine et courte bien adaptées au modèle murin et à la taille de l’animal. Les injections sous cutanées permettant l’administration des antibiotiques au niveau interscapulaire seront réalisées. Dans tous les cas les souris hébergées par 4 seront remises dans la cage avec leurs congénères avec une quantité de sciure augmentée favorisant leur enfouissement, en particulier après les manipulations.

Choix des espèces

Nous utiliserons des souris car les mécanismes cellulaires développés dans la physiopathologie de la pancréatite sont proches de ceux observés chez l’Homme.

48 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque souris, rendue obèse par un régime hypercalorique, subit l'implantation chirurgicale de canules dans le bulbe olfactif et l'hypothalamus, opération d'une quarantaine de minutes qui peut provoquer un saignement du crâne, puis des prélèvements sanguins sur animal vigile. Le porteur reconnaît que certaines souris supportent mal l'anesthésie et que la chirurgie peut entraîner douleur et difficultés de récupération. Il affirme que ces expériences ne peuvent se faire in vitro car elles requièrent l'observation de paramètres sanguins.

Objectifs

>>>Contexte. La prévalence de l’obésité est en constante augmentation au niveau mondial. Elle résulte d’un déséquilibre entre les apports (alimentation) et les dépenses (exercice physique) d’énergie. Une des complications majeures dans l'obésité est l'apparition d'un diabète de type 2 qui conduit à un taux de glucose dans le sang (glycémie) trop important, ou hyperglycémie chronique, par une altération de la secrétion et/ou de l'effet de l'hormone pancréatique hypoglycémiante, l'insuline. Le GLP-1 (pour glucagon-like peptide-1) est une incrétine, une hormone intestinale qui stimule la sécrétion d'insuline pancréatique lorsque la glycémie est élevée, après un repas notamment. Les analogues du GLP-1 sont commercialisés afin d'aider les patients diabétiques à réguler leur glycémie. Cependant, les mécanismes d'action du GLP-1 sur le cerveau sont très mal connus. Au laboratoire, nous avons montré que l'action du GLP-1 sur son récepteur dans le BO a pour conséquence d’améliorer la tolérance au glucose de souris rendues obèses par une alimentation hyperlipidique. Il s'agit donc d'un effet protecteur très prometteur à étudier. Ceci est d'autant plus intéressant que le BO est une structure cérébrale qui permet de donner des indications sensorielles sur la toxicité ou l'aspect agréable des aliments et qu'un mauvais fonctionnement du BO a été décrit chez le patient obèse. >>>Objectifs. Dans ce projet, nous voulons donc caractériser le rôle de la voie neuronale entre le BO et l'hypothalamus dans la régulation bénéfique de la glycémie chez les souris obèses. L'hypothalamus est une structure-clé de la régulation du métabolisme énergétique, qui permettrait l'augmentation d'insuline plasmatique en périphérie par l’activation de la voie GLP-1 dans le BO. Pour vérifier l'hypothèse d'un passage du signal engendré par le GLP-1 dans le BO vers le pancréas via l'hypothalamus, nous proposons d'injecter de la bicuculline par une canule placée à demeure dans le noyau paraventriculaire et ainsi en empêcher l'activation. Le PVN est le noyau de sortie de l'hypothalamus et module les neurones sympathiques prégangliaux de la moëlle épinière qui projettent sur le pancréas. Si la bicuculline bloque l'action bénéfique de l'injection du GLP-1 dans le BO, alors nous aurons démontré que l'hypothalamus est la structure cérébrale intermédiaire permettant un relais avec la périphérie dans la régulation de l'insuline. >> Nombre total de souris: 48 (24 souris obèses et 24 témoins).

Bénéfices attendus

Jusqu'à présent, les expériences publiées afin de démontrer que les mécanismes d'action bénéfique du GLP-1 sur les problèmes de régulation glycémie et de la prise alimentaire chez les souris obèses et diabétiques passeraient uniquement par une action sur l'hypothalamus n'ont pas été concluantes et les recherches sont portées sur l'identification de nouvelles structures cérébrales permettant cet effet. Il est en fait apparu qu'il existe un réseau de structures cérébrales complexes sensibles au GLP-1 et qui permet cette régulation de la glycémie. Nous avons précédemment exploré et montré la possiblité de la participation du BO dans ce réseau, une structure impliquée à la fois dans le codage cérébral des informations olfactives et la régulation de l'homéostasie glucidique. Ce projet permettra de mieux comprendre les effets du GLP-1 et de ses analogues sur le système nerveux central, et notamment sur le système olfactif. Il est tout à fait possible que dans le futur le GLP-1 puisse être délivré au patient par voie intranasale, de façon totalement non invasive contrairement aux piqures répétées, comme l'insuline, qui est depuis récemment utilisée par cette nouvelle voie d'injection.

Procédures

Le cumul des cinq expériences qui sont effectuées dans chaque procédure les classent toutes en une classe de sévérité modérée. En particulier, trois expériences requièrent une procédure chirrugicale et des prélévements sur animaux vigiles >>> Expérience 2 (toutes procédures): chirurgie. Les 48 souris seront implantées avec des canules dans le bulbe olfactif et l'hypothalamus. Chaque chirurgie dure une quarantaine de minutes. >>> Expérience 4 (procédure 1 et 2, 24 souris): prélévements sanguins mineurs chez la souris vigile en vue d'un test de tolérance au glucose. Le prélévement se fait en quelques secondes après avoir effectué une petite coupure sur le bout de la queue. >>> Expérience 5 (toutes procédures, 48 souris): Réponse insulinémique de la phase céphalique (Cephalic phase insulin release: CPIR). Pour mesurer le taux d'insuline dans le sang, deux prélévements sanguins de faible volume seront effectués au bout de la queue.

Impact sur les animaux

Pour chaque procédure, des nuisances sont possibles et une approche bioéthique est adaptée pour les prévenir, les diminuer et les éliminer si possibles. Pour l'expérience 1 (procédure 1 et 3) de régime hypercalorique, nous n'avons pas de nuisance attendue. Nous n'avons jamais observé de problèmes de souris ne voulant pas se nourrir avec une nourriture hyperlipidique. De plus, le surpoids induit chez les souris sous régime hyperlipidique n'entrave pas leur locomotion. Pour l'expérience 2 dans toutes les préocédures, qui consiste en une chirurgie pour installer les canules d'injection dans le BO et le noyau paraventriculaire de l'hypothalamus, des souris peuvent mal supporter l'anesthésie et la chirurgie peut entrainer un saignement important au niveau du crâne de l'animal et entrainer douleur et problème de récupération. Pour les tests métaboliques, OGTT (expérience 4, procédure 1 et 2) et ITT (expérience 4, procédure 3 et 4) des problèmes de volume sanguin prélevé peuvent survenir et pertuber l'animal dans sa récupération.

Devenir

A la fin de chaque procédure, les souris seront mises à mort. 3 souris de chaque procédure seront perfusées au paraformaldéhyde 4% après une injection de pentobarbital en overdose afin de vérifier l'emplacement des canules par immunohistochimie de coupes cérébrales.

Remplacement

Dans le cadre de notre projet visant à étudier le rôle de l'incrétine GLP-1 sur le cerveau et sur la glycémie, nous devons utiliser des souris in vivo. Tout d'abord, nous ne pouvons pas réaliser ces expériences in vitro ou sur cultures de cellules puisque pour notre étude nous avons besoin d'observer les paramètres sanguins. De plus, les invértébrés ne possèdent pas les structures cérébrales et endocrines équivalentes aux mammifères pour le contrôle de la glycémie et de la prise alimentaire. Même si chez les poissons il existe des équivalents de certains groupes de neurones des mammifères, nous ne disposons pas de modèle d'obésité dans cette espèce, qui se nourrit de façon très différente par rapport aux mammifères. Enfin, nos modèles murins, à savoir les souris C57BL6 mâles rendues obèses par régime hypercalorique, sont très bien caractérisées au niveau métabolique depuis plusieurs dizaines d'années dans plusieurs laboratoires, dont le nôtre.

Réduction

La réduction du nombre d'animaux utilisés est fortement liée à la puissance statistique qui pourra montrer l'effet recherché, ici si nous pouvons bloquer l'effet du GLP-1 bulbaire par l'injection de bicuculline dans l'hypothalamus. Ceci nous permettra de définir la voie cérébrale impliquée dans la régulation de la glycémie à partir du bulbe olfactif. L'ensemble des expériences réalisées au laboratoire ont montré qu'un nombre maximal 12 individus doit être engagé par groupe. Ce nombre permet de compenser des exclusions éventuelles de souris qui ne répondent pas aux tests pharmacologiques ou métaboliques. Nous aboutissons ainsi toujours à un nombre minimum de 8 souris nécessaires à la puissance statistique de nos comparaisons. De plus, ce projet bénéficiera du développement de 2 projets antécédents qui nous ont permis de déterminer les doses de GLP-1 dans le bulbe et de bicuculline dans l'hypothalamus. Il n'y aura donc pas d'animaux engagés dans la recherche d'un effet dose/réponse de ces agents pharmacologiques. De plus, l'implantation de canules à demeure pour injecter le GLP-1 dans le bulbe olfactif et la bicuculline dans le noyau paraventriculaire de l'hypothalamus chez la souris vigile permet d'utiliser chaque souris comme sa propre témoin et de réduire grandement le nombre de souris qui aurait été nécessaire par une approche pharmacologique aigüe: nous effectuerons différentes expérimentations sur des mêmes groupes de souris tant que celles-ci se révèlent non invasives, non douloureuses, non stressantes pour l’animal. Tests statistiques: vérification de la normalité de la distribution par un test de Shapiro-Milk. Si la distribution suit la loi normale, comparaison intragroupe sous différentes injections par un test d'ANOVA, sinon par un test de Kruskal-Wallis (et tests posthoc adaptés si nécessaires).

Raffinement

Le soin apportés aux animaux par le personnel zootechnique et les expérimentateurs a pour but d'améliorer le bien-être des souris en général, et, de réduire, supprimer ou soulager les douleurs dans les procédures invasives en particulier. Pour chaque source potentielle de stress, des mesures bioéthiques sont prises afin de minimiser toute gêne pour l’animal. Les sources de souffrance et l’angoisse des animaux pourraient provenir des conditions d’hébergement et du régime alimentaire. L’accueil est effectué dans une structure d’animalerie agréée en matériel et en personnel. Le milieu de vie en cages d’hébergement est enrichi par des objets adéquats, comme un nid en coton. Une visite quotidienne de l’animalerie est organisée pour vérifier l’absence d’anomalie pour les cages, les biberons, les rations alimentaires et le comportement des animaux. Les animaux seront examinés individuellement tous les jours par le personnel de l'animalerie. Nos protocoles ont été mis au point de façon à veiller au bien-être animal en améliorant leur environnement et en surveillant leur état de santé: notamment nous chercherons à éviter et limiter la douleur et la souffrance, à assurer des soins pré-, per- et postopératoires adéquats, à recourir à l'anesthésie et à l'analgésie, à appliquer les points limites établis préalablement et, enfin, à utiliser les procédures réglementaires et appropriées de mise à mort.

Choix des espèces

La souris C57BL6 représente une souche murine adéquate comme modèle d'étude du récepteur du GLP-1 dans le bulbe olfactif chez les souris obèses versus des souris contrôles. Elle a notamment été utilisée pour les études précédentes sur l'action des incrétines dans le système nerveux central. De plus, elle a un système olfactif développé propice à l'étude du bulbe olfactif. Enfin, nous avons l'expertise depuis plusieurs années i) du régime hypercalorique rendant les souris progressivement obèses ii) de l'implantation de canule dans le BO chez la souris anesthésiée et de la surveillance postchirurgicale iii) du suivi du bien-être de l'animal après injection. Pour rendre les souris obèses, une alimentation hypercalorique leur est fournie: à partir de 3 mois de cette alimentation, elles présentent un poids allant jusqu'à 10 ou 15 grammes supérieures aux souris sous régime standard. Comme le régime commence à 6 semaines d'âge, les souris qui seront injectées et testés métaboliquement auront donc au moins 4 mois, ce qui correspond à un âge adulte chez la souris.

220 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des souris NSG immunodéficientes reçoivent une greffe sous-cutanée de cellules tumorales humaines puis des injections hebdomadaires de lymphocytes T, une grosseur tumorale se développant dans le flanc. Les animaux sont tués pour des analyses post-mortem, ou plus tôt si trois signes cliniques notables ou un signe sévère apparaissent. Le porteur reconnaît que davantage d'animaux par lot serait préférable statistiquement mais retient cinq souris pour des raisons éthiques, et affirme que les cellules tumorales se comportent différemment in vitro et in vivo.

Objectifs

L’immunothérapie, devenue une thérapie de référence pour certains cancers métastatiques, consiste à améliorer les mécanismes de défenses spécifiques du patient pour éliminer la tumeur. Parmi les différentes stratégies, l'immunothérapie passive par transfert adoptif repose sur l’administration à un patient de cellules du système immunitaire reconnaissant un antigène tumoral spécifiquement exprimé par les cellules à éliminer. Des essais cliniques d’injection de lymphocytes ont déjà été réalisés et, s’ils ont montré une bonne tolérance, ils ont eu une efficacité anti-tumorale encore trop limitée. Ce programme de recherche préclinique vise à évaluer la faisabilité et l’efficacité thérapeutique, dans le traitement des cancers, de nouvelles approches d’immunothérapie passive par transfert adoptif de différents types d’effecteurs lymphocytaires T anti-tumoraux. Afin que cette étude soit la plus représentative possible de la pathologie humaine, un modèle de développement de xénogreffes de cellules tumorales et d’administration d’effecteurs lymphocytaires T humains optimisés sera établi dans les souris immunodéficientes NOD-SCID-IL-2Rγ [NSG]. Compte-tenu de la diversité importante des cancers, les différentes stratégies thérapeutiques pourront être testées dans deux modèles de cancers humains hautement immunogènes : le mélanome et le cancer colorectal. Les effecteurs lymphocytaires T humains utilisés seront des : - lymphocytes T cytotoxiques spécifiques d'antigènes tumoraux. - lymphocytes T modifiés génétiquement pour inactiver l'expression des gènes codant pour des Immune Checkpoint (IC), dont les ligands sont exprimés par les cellules tumorales préalablement injectées.

Bénéfices attendus

En conclusion, l’objectif principal de ce programme est d’obtenir, à l’aide de modèles "in vivo", des preuves de concept précliniques pouvant justifier la mise en place d’immunothérapies par transfert adoptif de lymphocytes T cytotoxiques optimisés par modification génétique visant à inactiver un ou plusieurs IC, dans le traitement des cancers. En fonction des données de faisabilité et d’efficacité obtenues, ces travaux pourront aussi permettre de prioriser le ciblage de certains de ces IC.

Procédures

Les animaux seront soumis à une injection sous-cutanée de 50µL de tampon PBS stérile (avec ou sans cellules) dans le flanc à J0 dans chaque procédure. Dans les procédures 2, 3 et 4, les animaux seront également soumis à des injections hebdomadaires (à partir de J7) en intraveineuse de 100µL de PBS stérile (avec sous sans cellules) pendant 3 semaines. Ces injections en elles-mêmes sont de l’ordre de la minute. La procédure d’injection des cellules tumorales dans le flanc sera réalisée sous anesthésie gazeuse à l’isoflurane (4%/air comprimé pour induction puis 2%/air comprimé pour le maintien).

Impact sur les animaux

Les animaux seront soumis aux nuisances ou effets indésirables suivants : - une douleur intrisèque à l’injection (piqûre) dans le flanc, de cellules dans un volume donné (50 à 100µL) de tampon phosphate salin. - un refroidissement des souris lors de l’anesthésie gazeuse. - le développement d’une grosseur tumorale dans le flanc est attendu.

Devenir

Tous les animaux inclus dans le protocole seront mis à mort, car des études ex-vivo seront effectuées à partir de prélèvements post-mortem effectués sur les animaux.

Remplacement

Remplacement : Les paramètres observés dans cette étude ne peuvent pas à ce jour être remplacés par des procédures "in vitro". L'évaluation chez l'homme du bénéfice thérapeutique de l’administration d’effecteurs immunitaires, nécessite le développement d'études précliniques permettant de vérifier la faisabilité de ces thérapies et de détecter la survenue de premiers effets secondaires délétères. Concernant l’immunothérapie anti-tumorale, il est établi que les cellules tumorales se comportent différemment "in vitro" et "in vivo", en terme de croissance, de résistance à la lyse et de capacité à instaurer un environnement délétère pour le système immunitaire. Notre étude permet d'évaluer l'efficacité du traitement proposé en conditions physiologiques (notamment en termes de migration de lymphocytes T injectés sur le site tumoral), et de définir les modalités optimales d’administration des effecteurs lymphocytaires. Compte-tenu de la difficulté de mise en place d’essais cliniques et de recrutement de patients éligibles, il paraît clair que les informations obtenues suite à ces travaux précliniques, couplées aux données obtenues "in vitro", auront une importance capitale lors du transfert en clinique.

Réduction

Réduction : Le nombre d'animaux a été réduit à des lots de 5 souris et les résultats seront analysés statistiquement par des tests de comparaison : test de Wilcoxon ou Mann -Whitney. D'un point de vue statistique, l'utilisation de plus d'animaux par lot semble préférable mais d'un point de vue éthique, le nombre d'animaux utilisé est réduit au minimum. Plusieurs études publiées dans notre domaine de recherche avec des modèles animaux similaires décrivent l'utilisation de 5 animaux par lot.

Raffinement

Raffinement : Pour leur confort, les animaux seront hébergés dans des cages adaptées (groupe de 5 souris par cage maximum), avec enrichissement (frisottis et/ou dôme) et accès libre à l’eau et à la nourriture. De façon à diminuer le stress, les différentes procédures seront réalisées sous anesthésie gazeuse. Le bien-être des souris sera surveillé tout au long de l'étude avec une évaluation des signaux généraux (visite 3 fois par semaine en présence d’un signe clinique notable et visite quotidienne s’il y a présence de signes cliniques notables (cf annexe « gestion de la douleur »)). De plus, en présence de trois signes notables ou un signe sévère : les animaux seront mis à mort, après une anesthésie gazeuse à l’isoflurane (4%/air comprimé) par dislocation cervicale.

Choix des espèces

Les souris sont des modèles d'étude pertinents, notamment en immunothérapie anti-tumorale, de par leur facilité d’entretien, de stabulation, de manipulation, et leurs similitudes physiologiques avec l’espèce humaine. L'utilisation préalable de ces animaux par des équipes scientifiques internationales permet à d’autres travaux de recherche de débuter avec une base solide (connaissances théoriques, modèles, équipement, ...). Le développement de xénogreffes de tumeurs humaines chez la souris nécessite l’utilisation de sujets immunodéficients (évite le rejet de greffe) tels que les souris NSG qui sont dépourvues de lymphocytes T, B et de cellules NK. Ces souris permettent la croissance de nombreuses lignées tumorales humaines et l'utilisation d'effecteurs T d'origine humaine. Les souris seront utilisées à l’âge adulte (6-10 semaines) pour des raisons de maturité du développement squelettique et nerveux, facilitant non seulement le geste lié aux greffes de cellules tumorales et de lymphocytes T mais renforçant aussi la pertinence des effets thérapeutiques (transfert clinique chez des patients adultes).

96 rattes vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque ratte subit une laparotomie et une chirurgie des cornes utérines pour tester des produits anti-adhérence, l'opération abdominale pouvant provoquer des douleurs post-opératoires, avant d'être tuée pour prélever ses cornes utérines. Le porteur indique utiliser les deux cornes de chaque animal pour tester deux produits et réduire ainsi le nombre de rattes. Il affirme qu'aucun modèle in vitro ou sur une autre espèce ne convient et que les produits ont été présélectionnés par méthode alternative.

Objectifs

Ce projet consiste à évaluer l'efficacité de produits anti-adhérence, destinés à la prévention de la formation d’adhésions intra-utérines post chirurgie. L’efficacité au niveau des cornes utérines sera réalisée en ex-vivo par imagerie médicale (scanner micro CT) et en histologie. Ces études, réalisées sur des rattes, ont pour but d’évaluer l’effet protecteur de différents produits anti-adhérence en comparaison à un produit de référence déjà présent sur le marché. Ce modèle in vivo est représentatif à la fois des adhérences observées après des chirurgies des cornes utérines chez la femme, mais également des modalités d’administration du futur produit chez le sujet traité. Les analyses par imagerie µCT permettrons d’évaluer les structures luminales de l’utérus et ainsi visualiser et localiser les potentiels adhérences. Ces analyses seront complétées par des analyses histologiques en fin de phase expérimentale.

Bénéfices attendus

Les adhésions sont une complication commune après de nombreuses chirurgies, incluant les chirurgies gynécologiques. Les adhésions post chirurgies peuvent entrainer des problèmes médicaux importants, comme l’infertilité, de la douleur chronique ou une perte de fonction. Des produits anti-adhérences peuvent ainsi aider à prévenir ou réduire le risque d’adhérences post-chirurgie en créant une barrière entre les tissues et l’organe pendant le process de réparation. Ce modèle animal permet de mimer ce qui est observer chez les femmes et ainsi tester de nouveaux produits. Ainsi, les dommages potentiellement infligés à un nombre restreint d’animaux lors de ces études sont justifiés au regard des futurs bénéfices éventuels dont pourront profiter les patientes présentant des adhérences intra-utérines.

Procédures

Tous les animaux subiront une laparotomie en vue d’une chirurgie des cornes utérines (à l’exception de l’animal contrôle chirurgie qui ne subira qu’une laparotomie) pour administration locale des produits anti-adhérence sous anesthésie générale réalisée par un chirurgien vétérinaire compétent.

Impact sur les animaux

Ce projet a pour objectif d’étudier les effets de produits anti-adhérence sur les tissus intra-utérins post-chirurgie. La chirurgie abdominale (laparotomie) peut entrainer des douleurs post-opératoires. Une surveillance poussée des plaies abdominales et l’utilisation d’analgésiques est donc prévus pendant la durée nécessaire au rétablissement des animaux.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés à la fin de la phase expérimentale afin de prélever les cornes utérines et analyser les adhérences des tissus post-mortem via des analyses d’imagerie à rayons X et histologiques.

Remplacement

L’étude in-vivo chez le rongeur est la meilleure alternative en en termes de modèle chirurgical et de sélection de nouveaux produits candidats. La procédure expérimentale décrite dans le présent projet ne dispose pas de modèle in-vitro ou in-vivo sur une espèce alternative. Les produits tests ont été préselectionnés par méthode alternative in-vitro.

Réduction

L’utilisation des 2 cornes utérines de chaque ratte permet d’administrer 2 traitements différents par animal, ce qui permet d’optimiser l’utilisation de l’organe et ainsi réduire le nombre d’animaux nécessaire pour atteindre des données scientifiques robustes.

Raffinement

Afin d’éviter les phénomènes d’automutilation qui peuvent survenir suite à la chirurgie, une période d’acclimatation est prévue. Les animaux bénéficieront de 12 jours d’acclimatation minimum dont une période d’habituation de 7 jours minimum permettant aux groupes sociaux de se faire plusieurs jours avant la chirurgie. De plus, une surveillance accrue et quotidienne des rattes pendant 7 jours après la chirurgie (avec observation clinique de l’état général, observation des plaies abdominal, pesées) et l’utilisation d’analgésique pendant 3 jours après la chirurgie est prévu afin de prévenir et réduire la douleur post-chirurgicale. Des points limites adaptés à la procédure ont également été définis : - Perte de plus de 20% du poids maximum relevé dans l'étude, - Un état général de l'animal altéré associant différents signes cliniques (poil hérissé, dos vouté, prostration, perte de mobilité rendant l'abreuvement ou alimentation difficile, détresse respiratoire particulièrement si elle est accompagnée d’un écoulement nasal et/ou de cyanose, saignement ou écoulement purulent d’un orifice, écoulement au niveau des yeux, ataxie, tremblement) à l'appréciation des personnels en charge des animaux. - En soins post-opératoire : infection et/ou un gonflement de la zone opérée non compatible avec le comportement normal de l'animal, gonflement de la cicatrice, extériorisation d'organes par rupture de points.

Choix des espèces

Le rat est une espèce couramment utilisée pour réaliser des modèles chirurgicaux. En effet, l’anatomie du rat est bien connue et sa taille facilite les analyses histologiques et d'imagerie par rapport à des plus petites espèces. De plus, il s'agit d'un animal couramment employé en expérimentation animale, permettant ainsi d'une part de gérer plus facilement son bien-être au cours de l'étude et d'autre part de travailler sur des lots homogènes (âge et sexe fixés). De plus, c’est une espèce largement décrite dans la littérature pour la recherche sur les adhésions utérines et les traitements associés. Des rattes adultes seront utilisées dans ce projet pour avoir des utérus matures.

1 344 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie subit la pose chirurgicale d'un manchon autour du nerf sciatique qui provoque une douleur neuropathique pendant quatre à six semaines, avec de possibles conséquences anxio-dépressives, avant des tests de douleur quotidiens. Les rats ayant reçu les conopeptides ou subi la chirurgie sont tués à l'issue, les rats naïfs sous placebo pouvant être réutilisés. Le porteur revendique un "réel besoin" de nouvelles molécules antalgiques et affirme qu'il est impossible de se passer de sujets vivants dotés d'un cortex développé.

Objectifs

Les douleurs chroniques affectent 30% de la population mondiale et ont un impact socio-économique considérable dans notre société moderne. A côté des symptômes douloureux traduisant l’hypersensibilité du système nerveux, elles génèrent un véritable handicap de vie en induisant des comorbidités anxieuses, dépressives, cognitives et des troubles psychosociaux. Les mécanismes sous-jacents à ces douleurs chroniques sont encore mal compris, et leur traitement clinique est souvent insuffisant. Ainsi, 2 patients sur 3 estiment que la prise en charge de leur douleur est insuffisante. Les traitements classiques recommandés pour les douleurs chroniques sont en effet souvent inefficaces, parfois source d’effets adverses dont l’accoutumance. Il est donc nécessaire d’identifier et développer de nouvelles molécules antalgiques capables de soulager les douleurs chroniques car elles sont très fréquemment réfractaires aux traitements disponibles. Les conopeptides contenus dans les venins de cones marins font partie des molécules antalgiques prometteuses dans ce domaine. L’un d’entre eux, le ziconotide (Prialt) est utilisé en clinique pour traiter les douleurs neuropathiques refractaires. Le projet sur 5 ans vise donc à caractériser les effets antalgiques de conopeptides contenus dans des extraits préparés à partir de différentes espèces de cones marins et préalablement testés dans des modèles in vitro.

Bénéfices attendus

Les antalgiques classiques opioidergiques utilisés pour les douleurs réfractaires, et notamment pour les douleurs neuropathiques sont inefficaces chez 2/3 des patients. Il existe donc un réel besoin de trouver de nouvelles molécules antalgiques pour traiter ce type de douleur. Ce projet cherche à caractériser le bénéfice analgésique de 3 extraits de conopeptides, administrés par 2 différentes voies, dans un modèle murin de douleur neuropathique par compression du nerf sciatique.

Procédures

Une partie des animaux subiront une chirurgie pour induire une douleur neuropathique par la pose d'un manchon de polyetylène sur la branche principale du nerf sciatique. La chirurgie est rapide et dure entre 5 et 10min par animal. Elle provoque des douleurs neuropathiques pendant 4 à 6 semaines, avec de potentiels conséquences anxio-dépressives. Ain de monitorer l'évolution des symptomes douloureux et anxio-dépressifs, les animaux subiront des test nociceptifs (une fois par jour, test rapides durant de 15min pour les tests mécaniques et 30min pour les tests thermiques et induisent peu d'anxieté chez l'animal ) et anxio dépressif (une fois par semaine, durant une dizaine de minute par animal).

Impact sur les animaux

La chirurgie du cuff provoque le développement d'une douleur chronique chez l'animal, ainsi que de potentiel comorbidités de comportements anxieux et dépressifs. L'injection de conopeptides peut comporter des risques de légères paralysie musculaire et difficultés respiratoires. Ces effets ne sont cependant pas attendus au vu des doses prévues pour ce projet. Aucun effet secondaire n’est attendu suite aux injections intrathécales.

Devenir

A la fin du protocole de tests comportementaux, les animaux ayant reçu les conopeptides et les animaux ayant subi une chirurgie seront mis à mort. Les animaux naïfs ayant reçu le placebo pourront être réutilisés si la demande est faite conformément aux usages du chronobiotron.

Remplacement

Le projet portant sur la perception de l'information douloureuse par le système nerveux et les propriétés analgésiques des molécules d’intérêt, il est actuellement impossible de se passer de sujets vivants et dotés d’un cortex développé. Les extraits de conopeptides auront été testé in vitro au préalable afin de déterminer les doses efficaces sans causer de toxicité.

Réduction

Le nombre d’animaux prend en compte i) les risques liés à la chirurgie du cuff, ii) les risques liés aux différentes injections de conopeptides et iii) les variabilités interindividuelles nécessitant un certain nombre d’animaux pour obtenir des résultats statistiquement significatifs lors des tests statistiques significatifs et robustes.

Raffinement

Raffinement par hébergement en cages collectives enrichies (frisure, bâton de bois et tunnel) après sevrage et maintien des fratries selon les sexes dans le but de préserver les interactions sociales entre congénères. Les chirurgies seront effectuées sous anesthésie et analgésie. Les injections entre les vertèbres seront également effectuées sous anesthésie. Des points-limites ont été établis pour permettre de soustraire l’animal à la souffrance.

Choix des espèces

Le rat est un standard en tant que modèle expérimental pour ce type d’expérience impliquant des processus intégrés. Notre équipe travaille sur la transmission nociceptive chez cet animal, ce qui permettra une analyse appropriée des résultats et une qualité optimale des mesures effectuées et de l’interprétation des résultats. L’étude du projet portant sur les douleurs neuropathiques chez l’adulte, nous utiliserons des animaux adultes. La bonne analyse des données implique que le réseau nociceptif soit totalement mature.

72 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent deux injections d'une neurotoxine, le MPTP, destinée à provoquer des symptômes parkinsoniens modérés comme une perte de mobilité et une posture prostrée, puis une illumination proche infrarouge, avant d'être tuées pour prélever leur cerveau. Le porteur revendique la recherche d'un traitement curatif comme une nécessité tout en renvoyant les résultats de l'essai clinique en cours à quatre ou cinq ans. Il justifie le recours à la souris par le fait que le modèle MPTP est un modèle de référence déjà utilisé dans son laboratoire.

Objectifs

La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative qui touche de plus en plus de personnes. Cette maladie se traduit par des tremblements, des difficultés à se mouvoir, des troubles cognitifs et moteurs, des sautes d’humeur ainsi que des troubles de la personnalité. Elle prend naissance à cause d’un dysfonctionnement progressif des ganglions de la base situés dans le cerveau. Les traitements les plus utilisés actuellement pour limiter les symptômes sont une administration de L-Dopa, qui est un substitut de dopamine (neurotransmetteur impliqué dans la maladie), ou encore un implant cérébral (Stimulation Cérébrale Profonde). Ces 2 traitements sont pour le moment symptomatiques et ont une durée d’efficacité limitée dans le temps. Il n’y a aucun traitement curatif permettant à l’heure actuelle de guérir cette maladie. Lors des 10 dernières années, des équipes ont étudié les effets de la photobiomodulation (PBM), qui est une technique d’illumination de tissus ou d’organes par un rayon proche infra-rouge, sur le cerveau dans un contexte préclinique mettant en place des modèles animaux parkinsoniens. Les résultats sont très encourageants avec des réductions de symptômes observés sur les différentes études menées. Une étude clinique est en cours chez des patients parkinsoniens pour évaluer le potentiel thérapeutique de la PBM pour ralentir l’avancée de la maladie. Ce projet consiste à mieux comprendre les effets de la PBM, sur des souris parkinsoniennes (induits par administration d’une neurotoxine, le MPTP). L’objectif de l’étude est d’évaluer si la PBM permet de préserver la fonctionnalité des neurones impliqués dans le processus de la maladie de Parkinson. En effet, nous ne savons toujours pas si la PBM garde la fonctionnalité de ces neurones intacte. Des neurones peuvent en effet rester en vie mais ne plus fonctionner; les symptômes restent donc présents. A l’inverse, si les neurones préservés conservent ou retrouvent même partiellement une fonctionnalité, traduite par une production de dopamine les symptômes de la maladie diminuent. Pour évaluer les effets de la PBM sur la dégénérescence fonctionnelle des neurones, il est nécessaire d’étudier si les cellules préservées par la PBM sont encore fonctionnelles ou si elles perdent tout de même leur activité. Cette étude permettra de mieux comprendre les mécanismes mis en œuvre, et donc d’adapter et d’interpréter au mieux les résultats cliniques.

Bénéfices attendus

La maladie de Parkinson est une pathologie neurodégénérative et un problème de santé public. Il n’existe pour le moment que des traitements symptomatiques possédant une efficacité limitée dans le temps. La recherche d’un traitement curatif efficace de cette pathologie est donc une nécessité. Des études préalables ont déjà permis d’identifier la photobiomodulation (PBM) comme une alternative thérapeutique permettant de préserver la survie des neurones dopaminergiques dont la dégénérescence est responsable des symptômes de la maladie. Un essai clinique est en cours et les résultats ne seront connus que d’ici 4 à 5 ans. Néanmoins, son interprétation sur l’évaluation de la maladie et les symptômes associés nécessitera d’avoir des éléments de compréhension des mécanismes mis en jeu par la PBM, et notamment de savoir si la lumière permet, en plus de la survie des neurones, de préserver leur fonctionnalité. En effet, des neurones vivants mais non fonctionnels ne produisent plus de dopamine ; si la PBM permet de restaurer (même partiellement) la fonctionnalité des neurones, on peut espérer réduire certains symptômes (recul de la pathologie). Le modèle MPTP choisi induit des symptômes modérés, permettant aux animaux de rester autonomes (mais ralentis) le temps du protocole. Ce modèle est représentatif de patients dans les premières années après le diagnostic quand il reste encore 30 à 50% des neurones dopaminergiques à préserver et/ou rendre à nouveau fonctionnels. Si les résultats démontrent que la PBM restaure une partie de la fonctionnalité des neurones, cela ouvrira la porte au traitement de patients plus avancés dans la maladie, auxquels on peut espérer redonner de la mobilité en réduisant les symptômes, et en rendant à nouveau fonctionnels la petite proportion de neurones encore présents. Enfin, cette étude ouvrira des pistes d’applications pour d’autres pathologies neurodégénératives, ou de défaut de fonctionnalité des neurones.

Procédures

Un groupe d’animaux tests de 12 individus maximum sera mis en place au début de l’étude, afin que l’expérimentateur puisse se former aux gestes nécessaires qu’il aura à effectuer lors de la réalisation de ce projet. Ces animaux seront, dans la mesure du possible, des animaux issus de procédures expérimentales précédentes afin de réduire le nombre d’animaux à utiliser pour la procédure expérimentale. Pour pouvoir être inclus dans cette nouvelle procédure, ces animaux ne devront pas avoir subi de procédures autres que légères. Une fois la procédure réellement commencée, les animaux ne seront pas manipulés avant d’avoir observé une période d’acclimatation à l’expérimentateur ainsi que d’adaptation à l’environnement (habitat et salles dans lesquelles se dérouleront les procédures). Lors de la procédure, les animaux seront soumis à 2 prises de sang sous anesthésie générale gazeuse (le sang sera prélevé dans les deux cas par la veine de la queue), comprenant des prélèvements de 0,15ml maximum, à T=0 avant les premières injections et à J=6 avant la mise à mort. Les animaux seront également soumis à 2 injections (MPTP ou sérum physiologique, d’un volume permettant de rester en dessous du seuil limite de volume d’injection chez la souris, à savoir, 100µl/10g de poids corporel et permettant d’atteindre 25 mg/kg) par voie intrapéritonéale, à T=0 et T=24h. Les volumes d’injections seront calculés pour chaque animal après la pesée de ce dernier. Pour l’illumination, les animaux seront juste maintenus par contention sous le dispositif d’illumination pendant 90 secondes (dispositif allumé ou éteint), cette intervention arrivera 4 fois, à T=0, 6, 24, et 30 h. Pour la ponction du liquide céphalorachidien, les animaux seront sous anesthésie générale et ne seront pas réveillés.

Impact sur les animaux

Les animaux seront traités avec une neurotoxine, le 1-méthyl-4phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP). Cette procédure a pour but d’induire des symptômes parkinsoniens modérés aux animaux afin de pouvoir observer les effets de la photobiomodulation (PBM), qui est ici le traitement, sur la protection des fonctionnalités des neurones dopaminergiques impliqués dans la maladie. La dose injectée de MPTP aux souris va amener des symptômes parkinsoniens modérés. Les effets indésirables attendus sont donc une perte de mobilité partielle, des troubles de la locomotion et une inactivité relative illustrée par une posture plus facilement prostrée. Le protocole expérimental est rédigé pour durer 6 jours. Ces effets seront observés dans un intervalle allant de quelques heures après la première injection de neurotoxine à T=0 jusqu’à la mise à mort à J=6, soit des effets d’une durée comprise entre 5 et 6 jours. A noter qu’il est recensé dans la littérature que le modèle MPTP peut induire une hyperthermie (augmentation de la température corporelle) fugace suivie d’une hypothermie (baisse de la température corporelle) de quelques heures. Ces observations sont recensées sur certaines souches de souris, mais aucune de ce genre n’est recensée sur la souche de souris utilisée ici. Néanmoins, un suivi de la température corporelle des animaux sera mis en place dans les 24 heures suivant les 2 injections de MPTP, et la température de la pièce d’hébergement sera adapté aux éventuelles variations de température corporelle des souris. Si des observations sont portées sur ces changements éventuels de températures, ils seront retranscrits dans les résultats de l’étude afin d’apporter de nouvelles informations sur ce point dans l’état de l’art du modèle murin MPTP, ce qui permettra pour des procédures futures sur cette souche de souris de prendre ces éléments en compte et donc de prendre des dispositions particulières pour améliorer le bien-être des animaux. Lors des prélèvements sanguins, l'anesthésie gazeuse est brève (quelques minutes), les animaux seront sur une plaque chauffante durant l'anesthésie et la phase de réveil, nous ne nous attendons donc pas à des effets indésirables particuliers sur les animaux. Pour éviter tout stress lors du test de comportement une phase d'habituation va être réalisée et le test Open Field n'est pas un test contraignant pour les animaux.

Devenir

Les animaux sont obligatoirement mis à mort dans cette procédure, afin de pouvoir prélever les pièces anatomiques qui permettront par la suite d’effectuer les dosages de neurotransmetteurs, de métabolites d’intérêt, et les tissus nécessaires aux coupes histologiques. La mise à mort permet donc de pouvoir prélever les cerveaux des animaux, qui sont essentiels pour pouvoir évaluer la neuroprotection, ainsi que les fonctionnalités préservées ou non par photobiomodulation des neurones dopaminergiques impliqués dans la maladie de Parkinson.

Remplacement

Les animaux seront traités avec une neurotoxine, le 1-méthyl-4phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP). Cette procédure a pour but d’induire des symptômes parkinsoniens modérés aux animaux afin de pouvoir observer les effets de la photobiomodulation (PBM), qui est ici le traitement, sur la protection des fonctionnalités des neurones dopaminergiques impliqués dans la maladie. La dose injectée de MPTP aux souris vont amener des symptômes parkinsoniens modérés. Les effets indésirables attendus sont donc une perte de mobilité partielle, des troubles de la locomotion et une inactivité relative illustrée par une posture plus facilement prostrée. Le protocole expérimental est rédigé pour durer 6 jours. Ces effets seront observés dans un intervalle allant de quelques heures après la première injection de neurotoxine à T=0 jusqu’à la mise à mort à J=6, soit des effets d’une durée comprise entre 5 et 6 jours. A noter qu’il est recensé dans la littérature que le modèle MPTP peut induire une hyperthermie (augmentation de la température corporelle) fugace suivie d’une hypothermie (baisse de la température corporelle) de quelques heures. Ces observations sont recensées sur certaines souches de souris, mais aucune de ce genre n’est recensée sur la souche de souris utilisée ici, que ce soit dans l’état de l’art ou les travaux sur ce même sujet effectués précédemment. Néanmoins, un suivi de la température corporelle des animaux sera mis en place dans les 24 heures suivant les 2 injections de MPTP, et la température de la pièce d’hébergement sera adapté aux éventuelles variations de température corporelle des souris. Si des observations sont portées sur ces changements éventuels de températures, ils seront retranscrits dans les résultats de l’étude afin d’apporter de nouvelles informations sur ce point dans l’état de l’art du modèle murin MPTP, ce qui permettra pour des procédures futures sur cette souche de souris de prendre ces éléments en compte et donc de prendre des dispositions particulières pour améliorer le bien-être des animaux.

Réduction

La procédure se déroulera sur un rythme de 12 animaux par semaine (répartis aléatoirement selon les groupes). Pour le traitement des résultats, les données seront confrontées par les tests statistiques appropriés. Au préalable, l’étude de mise au point sera arrêtée dès que les gestes nécessaires à la bonne réalisation des procédures seront acquis ; les dosages seront mis au point sur ces pièces anatomiques. Si des animaux ont été réalisés dans des conditions qui les rendent incluables dans le groupe correspondant (Contrôle + photobiomodulation), cela permettra de réduire le nombre d’animaux à utiliser pour atteindre les 12 animaux par groupes prévus initialement. Le groupe n=12 est donc déterminé en fonction de 2 choses : 1) Avoir assez d’individus au sein de chaque groupe pour pouvoir effectuer les tests mentionnés plus haut dans cet encadré de manière correcte, avec une vraie puissance statistique robuste. Ce nombre est déterminé grâce à l’état de l’art et l’expertise de l’équipe. 2) Au sein des individus, il y a n=2 souris qui sont déclarées dans cette demande d’autorisation de projet pour pallier à d’éventuels soucis d’analyses sur certains animaux au cours de la procédure expérimentale. En effet, il est admis qu’en expérimentation préclinique, la variabilité interindividuelle entre les individus inclus dans l’étude peut parfois amener des situations de non réponse à l’induction de la maladie ou une non réponse au traitement testé. De plus, des conditions d’hébergement et de manipulation identiques peuvent amener de temps en temps un stress ou une réponse de la part des animaux totalement différente ; pouvant entraîner une impossibilité d’inclusion de l’individu en question dans les données traitées. Sans cette marge de n=2 individus, le nombre d’animaux pris en compte dans les résultats peut engendrer un sous-effectif au sein de certains groupes ce qui rendrait caduque les analyses statistiques des résultats, rendant ainsi les données et résultats obtenus inexploitables. Afin de se prémunir de ce scénario, même rare, il est déclaré ici n=12 pour chaque groupe, en accord avec la règle de REDUIRE au maximum le nombre d’animaux à utiliser.

Raffinement

Une fois les souris réceptionnées, elles seront transférées dans leurs cages propres, avec un temps d’acclimatation de minimum 7 jours avant le début des protocoles. Les zootechniciens veilleront à leur bien-être au quotidien, à leur adaptation à leur nouvel environnement ainsi qu’à la nourriture et la boisson. Un enrichissement de leur milieu de vie sera mis en place pour assurer le bien-être des souris (tunnels en carton, « nids » en coton etc). Afin de limiter au maximum la souffrance et l’angoisse infligée aux animaux, ces derniers seront parfaitement habitués aux manipulations et bénéficieront d’une surveillance quotidienne. Les conditions d’hébergement des animaux respecteront strictement toutes les normes relatives au bien-être animal en vigueur. Nous n’attendons pas de gêne ou de douleur induite par le protocole d’illumination. Par expérience, le protocole envisagé pour rendre les animaux MPTP ne génère pas de douleur et les symptômes moteurs induits permettent à l’animal de rester autonome. Il est recensé que le modèle MPTP peut induire une hyperthermie (augmentation de la température corporelle) fugace suivie d’une hypothermie (diminution de la température corporelle) de quelques heures. Ces observations sont recensées sur seulement certaines souches de souris. Aucune observation de ce genre n’est recensée sur la souche utilisée ici. Néanmoins, un suivi de la température corporelle des animaux sera mis en place dans les 24 heures suivant les 2 injections de MPTP, et la température de la pièce d’hébergement sera adapté aux éventuelles variations de température corporelle des souris. Le seul prélèvement effectué sur les animaux impliquant un réveil est une prise de sang à T=0. Elle sera effectuée par veine de la queue selon la méthode préconisée par les instances du bien être animale. Les animaux seront sous anesthésie générale gazeuse. Les autres prélèvements se font sous anesthésie sans réveil via injection d’anesthésiques appropriés. Le vétérinaire en charge des animaux sera contacté si un animal présente une souffrance inhabituelle ; une euthanasie précoce pourra être décidée en concertation avec l’équipe de recherche, la SBEA et le vétérinaire si besoin, le tout en accord avec les observations des points limites établis (perte de poids, toilettage, singes de souffrance…)Une intervention appropriée sera prise en compte par le personnel responsable selon la situation.

Choix des espèces

Afin de standardiser nos études nous utiliserons des souris traitées au MPTP, comme dans les publications passées en revue sur ce même sujet d’étude. En effet, ce modèle fait partie des modèles de référence afin de mener des études précliniques sur la maladie de Parkinson. En plus d’être bien référencé dans la littérature, ce modèle détude est déjà utilisé lors des précédentes études sur les effets de la photobiomodulation sur la neurodégénérescence des cellules dopaminergiques de la substance noire compacta. Enfin, le modèle murin est bien connu et maitrisé au sein des laboratoires. Le mécanisme d’action de la photobiomodulation (PBM) semblant générique, les résultats obtenus via l’étude sur les souris devrait, qui plus est, bénéficier à une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu par la PBM dans d’autres maladies neurodégénératives. La bibliographie et les études antérieures sur cette thématique, s’appuyant eux même sur la littérature et l’état de l’art existant sur les modèles murins MPTP démontrent une vraie cohérence entre la souche de souris proposée ici et le modèle d’expérimentation. En effet, avec des injections de 25 mg/kg de MPTP par animaux, sur un modèle Parkinson aigu destiné à ne durer que 6 jours, nous nous trouvons dans une fenêtre de 40 à 60 % de neurones dopaminergiques supprimés, ce qui correspond environ au stade moyen de diagnostic et de prise en charge de la maladie de Parkinson chez l’Homme. Les 2 injections espacées de 24 h à la dose de 25 mg/kg permettent une dégénérescence progressive jusqu’à 7 ou 8 jours en moyenne, avant un recouvrement d’une partie des neurones dopaminergiques. Les animaux étant mis à mort au bout de 6 jours pour le prélèvement des pièces anatomiques, le recouvrement des neurones dans ces délais chez les animaux n’est pas un problème et reste cohérent avec le modèle envisagé ainsi que l’état de l’art sur le sujet. Ce projet nécessite de travailler avec des animaux adultes afin que les résultats obtenus ne soient pas biaisés par d’éventuels processus développementaux non impliqués dans la pathologie. Dans le but d’éviter tout biais dû aux cycles hormonaux, et dans un souci d’homogénéité des résultats, des rongeurs mâles seront utilisés.

8 chevaux vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, puis rendus à leur établissement éleveur à la fin de l'étude. Chaque animal, sous sédation, subit une nouvelle technique de pose de garrot, quatre perfusions locorégionales d'antibiotique et de nombreux prélèvements, jusqu'à seize prises de sang et vingt ponctions dans l'articulation du boulet. Le porteur indique que l'arthrite septique, jugée très peu probable, constitue un point limite qui exclurait le cheval de l'étude. Il conclut que ces cinétiques mettent en jeu plusieurs systèmes et que le remplacement est donc impossible, les manipulations devant se faire dans l'espèce cible.

Objectifs

Lors d’une atteinte des membres des chevaux, un traitement incluant une antibiothérapie peut être nécessaire. Une alternative intéressante est la réalisation de cette antibiothérapie par voie locorégionale, grâce à une injection d’antibiotique par voie intraveineuse (veine du membre du cheval) sous garrot afin de concentrer l’antibiotique dans la zone d’intérêt. En temps normal le garrot est mis en place sur le membre du cheval avec le pied posé au sol, cependant dans ces conditions les muscles et tendons sont en tension. Nous avons donc souhaité étudier une nouvelle technique de pose du garrot avec le membre fléchi afin de limiter la fuite de produit sous le garrot, permettant une meilleure concentration des antibiotiques dans la zone d’intérêt et en conséquence une perfusion locorégionale plus efficace. Cette procédure peut se réaliser sur cheval sédaté (ne nécessite pas d’anesthésie générale). Cette technique permettrait d’obtenir des concentrations d’antibiotiques effectivement supérieures aux techniques précédemment décrites. Pour évaluer l’efficacité de cette nouvelle méthode, il est nécessaire de réaliser des dosages d’antibiotiques dans une articulation du membre du cheval (boulet) ainsi que d’évaluer la décroissance de leur concentration locale, puis d’évaluer la fuite des antibiotiques dans la concentration sanguine au moment de la perfusion locorégionale. Ces mesures seront réalisées sur deux groupes de traitement (pose du garrot sur membre à l’appui ou au soutien) avec l’utilisation des deux antibiotiques les plus fréquemment utilisés en pratique vétérinaire équine, et les données seront comparées par des études statistiques. Il pourra également être discuté de l’intervalle de temps nécessaire entre deux administrations d’antibiotiques par perfusion locorégionale. En effet, en pratique les perfusions locorégionales sont répétées toutes les 24 à 48 heures, sans que les différentes études n’aient tranché sur l’intervalle de temps optimal. Les dosages d'antibiotiques réalisés dans notre étude permettront d’établir si les perfusions locorégionales peuvent être d'avantage espacées dans le temps, ou au contraire s'il est nécessaire de les réaliser plus fréquemment.

Bénéfices attendus

L’administration d’antibiotiques par voie locorégionale permet d’augmenter la concentration de la molécule dans la région que l’on souhaite traiter (distale au garrot) au niveau du membre du cheval. Cette technique est également une méthode alternative à l’antibiothérapie par voie générale et permet donc d’en limiter les effets secondaires (toxicité rénale par exemple). Notre étude a pour but de raffiner la méthode de réalisation de la perfusion locorégionale afin d’obtenir une efficacité maximale de l’antibiothérapie et donc de permettre un traitement plus efficace des affections du membre distal chez le cheval. Par ailleurs cette étude pourrait aussi permettre de montrer qu’il est nécessaire de rapprocher ou à contrario d’espacer les administrations d’antibiotiques par voie locorégionale, afin d’améliorer également l’efficacité de ces perfusions et donc de diminuer au maximum le développement de souches bactériennes résistantes aux antibiotiques (liées à une concentration circulante d’antibiotique insuffisante).

Procédures

Les animaux seront soumis à différents types d'interventions : Prélèvements sanguins sur chevaux sédatés : avant réalisation de la perfusion locorégionale, 1 minute post-injection, puis 1 min avant et une minute après le retrait du garrot, pour évaluer l’efficacité de ce dernier. Soit 4 prises de sang par cheval et par phase (chaque phase étant espacée d’au moins 2 semaines), en comptant 30 secondes par prise de sang. Soit un total de 16 prises de sang sur la durée de l'étude. Les chevaux (sédatés) seront également soumis à des prélèvements articulaires dans l’articulation du boulet : prélèvement à 10 min, 12h, 24h, 36h et 48h après le retrait du garrot. Soit 5 prélèvements de synovie par cheval et par phase, en comptant 2 minutes par ponction synoviale (sans compter le temps de nettoyage de la peau). Soit un total de 20 prélèvements sur la durée de l'étude. En plus des différents prélèvements, les chevaux seront soumis à des perfusions locorégionales. Ces perfusions sont réalisées sous sédation et consistent en l'injection d'un anesthésique local (pour réduire la douleur), d'un antibiotique et de liquide stérile physiologique. Cette injection se réalise dans la veine céphalique du membre antérieur selectionné, après la mise en place d'un garrot. L'injection en elle même dure 1 minute puis le garrot est laissé en place pendant 20 minutes après cela. Chaque cheval recevra donc 4 perfusions locorégionales sous sédation au cours de l'étude (espacées de 2 semaines). Après la perfusion locorégionale et les ponctions synoviales, des bandages stériles seront mis en place. Cela correspond à la mise en place d'un bandage à 5 reprises par phase de l'étude l’étude (soit 20 bandages en tout dans l'étude), en comptant 5 minutes par pose de bandage. Enfin, les chevaux recevront deux examens cliniques par jour (en comptant 5 minutes par examen) pendant les 10 jours de box de chaque phase (soit 20 examens cliniques par phase et donc 80 examens cliniques au total sur l'étude); ainsi qu’un examen locomoteur simplifié une fois avant le début de la procédure, puis de manière quotidienne pendant les 3 jours de manipulation et une dernière fois au 10ème jour de la phase avant de remettre le cheval dans son environnement initial, soit 5 examens locomoteurs par phase de l’étude (20 examens locomoteurs au total pendant l'étude), en comptant 10 minutes par examen locomoteur.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables pouvant être attendus sur les animaux sont les suivants : Douleur très faible immédiate associée à des ponctions sanguines et synoviales multiples (effet qui ne dure pas dans le temps), douleur modérée en cas de développement d'un complication (au niveau de la veine céphalique ou de l'articulation métacarpo-phalangienne) - pouvant durer quelques jours (mais prise en charge immédiate en cas de développement d'une complication). Le développement d'une arthrite septique semble très peu probable mais constitue un point limite qui entraînera l'exclusion du cheval de la procédure expérimentale (et la mise en place immédiate du traitement adapté).

Devenir

L'étude est formée d'une unique procédure. A la fin de l'étude, tous les chevaux retourneront à l'établissement éleveur après accord du vétérinaire désigné.

Remplacement

Les études de cinétiques mettent en jeu plusieurs systèmes organiques et ce caractère intégratif ne peut être reproduit in vitro ou in silico. Le remplacement est donc impossible. D'autre part, les manipulations doivent être réalisées dans l'espèce cible pour reproduire les modalités de réalisations.

Réduction

Nombre minimal estimé de chevaux sains permettant la réalisation du projet (nombre de chevaux utilisés pour de nombreuses études portant sur les perfusions locorégionales d’antibiotiques dans l’espèce équine). Aucun test statistique n’a été utilisé.

Raffinement

Les chevaux utilisés seront placés dans des conditions d’hébergement répondant au bien-être animal : box individuel de taille adéquate avec une litière propre et un nettoyage quotidien, accès à de l’eau et du foin à volonté, enrichissement de l’environnement, présence de congénères placés dans des box contigus. Il y aura une période d’habituation préalable de 5 jours avec des sorties quotidiennes en main (1 heure par jour, soit 3 fois 20 minutes). Pendant les 3 jours de manipulations et les 2 jours suivants de repos, les chevaux seront laissés au box strict. Chaque jour les chevaux seront pansés. L’environnement sera enrichi à l’aide de pierres à sel et de pipolino notamment. Les manipulations seront effectuées dans une même salle dans les locaux de la clinique équine (lieu de vie des chevaux) pour éviter tout stress. Pendant toute la durée de la procédure, les chevaux seront surveillés en permanence et en cas de problème, celui-ci sera pris en charge immédiatement par le vétérinaire désigné de l'établissement. Les chevaux recevront une analgésie afin de prévenir un potentiel inconfort lié à la procédure expérimentale (sédation et anesthésique local au moment de la réalisation de la perfusion locorégionale et mise en place d’un traitement anti-inflammatoire pendant toute la durée des prélèvements synoviaux).

Choix des espèces

Espèce cible pour la pratique concernée. Chevaux adultes sains (population cible pour la pratique concernée).