Procédures sévères
Interactions entre les cellules immunitaires innées hépatiques dans le maintien de la santé du foie
- Recherche fondamentale
- Oncologie
Pour comprendre comment les macrophages du foie interagissent avec d'autres cellules immunitaires, et comment la perturbation de ces échanges rend l'organe plus vulnérable aux métastases, 4 440 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour prélèvement du foie. 840 d'entre elles subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, 2 136 un niveau modéré et 1 464 un niveau léger. La chirurgie, quinze minutes en moyenne, est la procédure classée sévère, et le porteur indique qu'elle peut provoquer des douleurs abdominales dues au développement de cellules tumorales dans le foie. Des points limites précoces sont annoncés et présentés comme strictement appliqués, sans que le résumé indique lesquels.
Objectifs
Les métastases hépatiques (cancers secondaires du foie) sont couramment détectées dans de nombreux types de cancers, et jusqu’à 50 % des patients atteints de divers types de cancers présentent ou développeront des métastases hépatiques au cours de leur maladie. Aux États-Unis et en Europe, les métastases hépatiques sont bien plus fréquentes que les cancers primaires du foie. Le cancer qui métastase le plus fréquemment au foie est le cancer colorectal. Parmi les cellules immunitaires du microenvironnement tumoral, les macrophages sont considérés comme l’une des principales populations immunitaires. L’objectif de ce projet est de décrypter les interactions entre les macrophages et d’autres populations de cellules immunitaires, dans leurs interactions pour assurer la santé du foie dans des conditions normales, et de comprendre comment la perturbation de ces interactions peut rendre le foie plus susceptible aux métastases. Les données préliminaires de notre laboratoire ainsi que les ensembles de données publiques ont permis d'identifer une interaction potentielle : une cytokine produit par les cellules tueuses naturelles dans le foie (un autre type important de cellule immunitaire) peut agir comme un signal pour les macrophages hépatiques (qui expriment le récepteur de cette cytokine) afin d’assurer le maintien d’un foie en bonne santé. De plus, la majorité de l’apport sanguin au foie (80 %) provient de l’intestin par la veine porte hépatique. Cela signifie que les modifications du microbiome colonisant l’intestin pourraient potentiellement avoir un effet sur la santé hépatique. Plusieurs publications soutiennent également cette théorie. Ainsi, nous proposons l’utilisation de différents modèles de souris, dans diverses conditions sanitaires, pour tester ce mécanisme de signalisation et étudier comment la perturbation de ce signal affecte les métastases hépatiques.
Bénéfices attendus
Ce projet de recherche fondamentale permettra d’approfondir notre compréhension des mécanismes de signalisation impliqués dans les métastases hépatiques. Il pourrait contribuer à définir une nouvelle approche thérapeutique visant à prévenir le développement de métastases dans le foie en ciblant la voie de signalisation de la cytokine étudiée.
Procédures
Les souris recevront une injection intrapéritonéale, durée 30 secondes, sous anesthésie locale. D'autres souris auront une seule injection intraveineuse, d'une durée 30 secondes sous anesthésie générale. Certains animaux auront un prélèvement de sang, une fois, sous anesthésie générale, durée 5 minutes. La chirurgie (autres souris) dure en moyenne 15 minutes. Les souris sont traitées avec un analgésique une heure avant la chirurgie, puis anesthésiées (anesthésie générale).
Impact sur les animaux
Nuisances ou effets indésirables attendus sur les animaux Injection intrapéritonéale (IP) sous anesthésie locale : Impact léger en raison de la contention nécessaire. Administration d’antibiotiques dans l'eau de boisson: impact léger, pouvant entraîner des diarrhées chez certains animaux. Injection intraveineuse (IV) sous anesthésie générale : Impact léger. Prélèvement sanguin : Impact léger lié à la contention de l’animal et à la ponction de la veine sous anesthésie locale. Chirurgie : Impact sévère ; cette procédure chirurgicale peut éventuellement induire des douleurs abdominales dues au développement de cellules tumorales dans le foie..
Devenir
L'ensemble des animaux seront mis à mort à la fin de la procédure afin de récupérer tous les prélèvements nécessaires, particulièrement le foie, pour mettre en oeuvre les techniques qui nous sont indispensables à la compréhension des mécanismes que nous souhaitons explorer dans ce projet.
Remplacement
Les modèles cellulaires alternatifs in vitro, in silico ou ex vivo ne permettent pas d’appréhender le comportement cellulaire dans le foie dans toute sa complexité, en particulier les interactions avec le microenvironnement immunitaire. Seul un animal vivant peut permettre d’étudier dans sa globalité le comportement des macrophages du foie soumis à différentes régimes. Notre projet offre des perspectives thérapeutiques qui justifient la nécessité du modèle animal pour valider les expériences in vivo avant leur application chez l'Homme.
Réduction
Le nombre de souris est maintenu au minimum nécessaire. Un grand nombre de tissus et de cellules seront collectés après euthanasie, permettant des études approfondies aux niveaux moléculaire, cellulaire et transcriptomique. Chaque souris générera ainsi une quantité importante de données. De plus, le nombre de souris par groupe a été déterminé pour chaque procédure en fonction des données disponibles dans la littérature et à l’aide d'outils statistiques pour calculer le nombre nécessaire et suffisant. Pour les résultats, des analyses statistiques seront réalisées en tenant compte de la variabilité intra-groupe.
Raffinement
Les animaux sont hébergés en groupes sociaux. Les animaux seront hébergés dans un espace respectant leur bien-être : régime alimentaire normal, eau ad libitum ; et avec un enrichissement adapté. A leur arrivée, ils resteront en zone d’acclimatation pendant une semaine afin de s’adapter à leur nouvel environnement et de s'assurer qu'elles ne soient porteuses d'aucune maladie . Dès le début des procédures, les souris auront un examen clinique quotidien afin de s’assurer de leur bien-être tout au long des procédures, suivant des critères pré-définis. Les souris seront surveillées quotidiennement par l’équipe de recherche pour une évaluation clinique adaptée à chaque procédure. Des points limites précoces ont été définis et seront strictement appliqués. Afin de limiter les nuisances et effets indésirables, nous utiliserons une aiguille fine pour les injections . Pour les chirurgies , des analgésiques seront administrés avant la chirurgie ainsi que pendant les 24 heures post-opératoires pour réduire l’inconfort.
Choix des espèces
Les souris représentent le modèle le plus adapté à notre étude car c’est celui qui récapitule le mieux les pathologies humaines et pour lequel les mutants sont disponibles. Le foie murin reproduit l'organisation cellulaire et la physiologie du foie humain. Les modèles mis en avant dans cette étude ont déjà été validés chez la souris. Les souris utilisées dans les procédures expérimentales seront âgées de 14 semaines au début du processus. Cet âge correspond à la maturité sexuelle des souris, et donc à la stabilisation hormonale. De plus, à cet âge, la maturation du système gastro-intestinal, qui est étroitement lié au système immunitaire (un élément clé de ce projet en raison de la dépendance au microbiome), a déjà eu lieu.
Validation préclinique chez le modèle porcin d’un dispositif électronique ingestible permettant de moduler l’activité vagale et cérébrale de manière non invasive
- Recherche appliquée
- Troubles gastrointestinaux
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
- Système nerveux
22 porcs juvéniles de 30 à 40 kg vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, chacun subissant des anesthésies générales plafonnées à six heures. Un dispositif filaire de stimulation est inséré dans le duodénum, par chirurgie ou par canule, puis les animaux passent un scanner et un électrocardiogramme, parfois deux scintigraphies gastriques à une semaine d'intervalle ou une imagerie cérébrale de deux heures trente. Tous sont tués à l'issue, le porteur indiquant qu'il n'est pas possible de les remettre dans le circuit d'élevage pour la consommation humaine. Le bénéfice décrit reste une étape intermédiaire : valider un prototype filaire, pour envisager plus tard un dispositif ingestible autonome, lui-même préalable à un éventuel usage chez l'humain.
Objectifs
De nombreuses pathologies d’origine nutritionnelle ou digestive font état d’anomalies de communication au niveau de l’axe intestin-cerveau, comme en contexte d’obésité, de gastroparésie ou de maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. Le nerf vague joue un rôle majeur dans cette communication entre organes et différentes approches thérapeutiques invasives ont déjà été envisagées pour stimuler le nerf vague, comme la stimulation électrique avec implantation d’électrodes et de stimulateur par voie chirurgicale. L’objectif de cette étude préclinique est de tester un dispositif électronique ingestible qui serait capable de parvenir au niveau de l’intestin et de s’y déployer pour stimuler les neurites (terminaisons nerveuses) des villosités intestinales, modulant ainsi l’activité du nerf vague, par voie de conséquence la vitesse de vidange gastrique (la stimulation du nerf vague permettant de détendre le sphincter pylorique et d’accélérer la vidange gastrique) et in fine les réponses cérébrales, notamment à une stimulation alimentaire gustative sucrée. Dans la présente étude pilote, un prototype filaire du dispositif sera testé chez le modèle porcin afin de valider les effets de la stimulation opérée par ce dispositif au niveau de l’activité du nerf vague, de ses effets au niveau gastrique et cérébral.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de valider l’efficacité d’un premier prototype filaire capable de moduler l’activité vagale, la vidange gastrique et les réponses cérébrales par stimulation des neurites au niveau de l’intestin. Une fois cette preuve de concept obtenue, permettant de disposer de paramètres de stimulation efficaces, un futur projet pourra être envisagé cette fois avec un dispositif ingestible capable de se déployer de manière autonome dans l’intestin grêle, donc sans nécessité d’implantation chirurgicale. Cette solution représenterait une alternative non invasive en comparaison des autres techniques de stimulation vagale existantes, facilement implémentable et modulable en fonction des patients. En fin de vie ou d’action, le dispositif ingestible final sera excrété par voie naturelle via les fèces.
Procédures
Quatre animaux permettront de déterminer la meilleure stratégie pour implanter le dispositif de stimulation filaire : 1) la stratégie la moins invasive, privilégiée, correspond à l’insertion préalable du dispositif filaire sous anesthésie générale ; 2) la stratégie alternative, choisie si le dispositif ne peut pas rester longtemps en place, nécessite l’implantation d’une canule duodénale permettant l’insertion du dispositif le jour des mesures. Une fois le mode d’insertion choisi, 4 à 6 nouveaux animaux seront implantés avant d’être soumis à une imagerie anatomique CT-Scan (rayons X) et un enregistrement électrocardiographique (ECG) sous anesthésie générale pour repérer le dispositif dans le duodénum et évaluer l’effet de la stimulation sur l’activité vagale (intervention unique de 1h30 à 2h). Si aucun effet n’est observé durant l’ECG, les animaux seront soumis à 2 scintigraphies gastriques à une semaine d’intervalle, afin d’évaluer indirectement l’effet de la stimulation sur l’activité vagale en évaluant le temps de vidange gastrique après un repas test radiomarqué (interventions de 2h à 2h30). Sur 9 à 12 animaux différents, une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle cérébrale sera réalisée sous anesthésie générale une semaine après l’intervention chirurgicale, afin d’évaluer l’effet de la stimulation sur l’activité cérébrale et les réponses cérébrales à une stimulation gustative sucrée (intervention de 2h à 2h30).
Impact sur les animaux
Douleur, lésion physique ou gêne après intervention chirurgicale. Stress psychosocial léger du fait de l’hébergement en cages individuelles, même si les animaux ont toujours des contacts visuels et auditifs avec des congénères. Stress psychosocial léger au début de l’habituation au hamac de contention, si l’option de réaliser des scintigraphies gastriques est retenue.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à l'issue de chacune des étapes du projet. Il n'est en effet pas possible de conserver ces animaux ni de les remettre dans le circuit d'élevage pour une consommation humaine ultérieure. Par ailleurs, des prélèvements intestinaux sont susceptibles d'être réalisés après la mise à mort afin de vérifier l'absence d'inflammation au niveau du site de fixation du dispositif de stimulation.
Remplacement
Les objectifs de ce projet sont de valider les effets d’un prototype de dispositif médical capable de stimuler le nerf vague via les terminaisons nerveuses intestinales et de moduler l’activité cérébrale, notamment en réponse à des stimuli alimentaires comme une stimulation sucrée. Ce dispositif doit impérativement être testé sur un modèle in vivo pertinent avant de l’optimiser et de l’appliquer à une étude clinique chez l’humain. Le porc est un animal de référence pour l’expérimentation médicale en chirurgie, gastroentérologie, nutrition et neurosciences. Son système digestif, son anatomie et sa physiologie générales sont proches de ceux de l’humain. De plus, de très nombreuses études ont été publiées sur ce modèle dans le domaine de l’imagerie cérébrale, notamment par notre équipe qui est un des leaders sur le sujet.
Réduction
Quatre animaux sont un strict minimum nécessaire pour tester les deux stratégies d'insertion du dispositif de stimulation, chaque animal représentant son propre contrôle lors des mesures ECG et de vidange gastrique. Comme précédemment validé et publié, un effectif d’environ 8-9 animaux représente le minimum nécessaire pour observer des différences significatives entre groupes ou traitements expérimentaux dans le domaine de l’imagerie cérébrale par IRMf, mais nous avons décidé d’inclure 12 animaux afin de garantir une puissance statistique satisfaisante tout en palliant d’éventuels imprévus.
Raffinement
Les techniques d’anesthésie et de chirurgie employées utilisent des appareillages de pointe et seront réalisées par un chirurgien spécialiste de la chirurgie gastrointestinale chez l’humain et de la chirurgie expérimentale sur modèle porcin, avec l’aide de personnels compétents en anesthésie et analgésie porcine. Le suivi et l’analgésie post-opératoires des animaux seront effectués par des personnels compétents de manière à réduire la douleur et la souffrance des animaux. Toutes les interventions chirurgicales seront réalisées sous anesthésie générale et respecteront la charte nationale d’éthique sur l’expérimentation animale. Les scintigraphies gastriques ne seront réalisées qu’en l’absence d’effet au niveau de la variabilité du rythme cardiaque enregistrée via ECG. Cette mesure est non invasive, réalisée sur animaux vigiles préalablement habitués au hamac de contention avec des récompenses alimentaires. Des points limites et critères d’arrêt des souffrances et de l’expérimentation ont été précisément définis, prenant en compte des indicateurs de bien-être général et d’éventuelle souffrance physique post-opératoire non résolue par l’usage d’analgésique, notamment grâce à l’utilisation quotidienne d’une grille de notation dédiée à l’espèce porcine.
Choix des espèces
Le porc est le modèle gros animal de référence pour l’expérimentation médicale. Son système digestif, son anatomie et sa physiologie générales sont proches de ceux de l’humain. Par ailleurs, son cerveau est gyrencéphale, c’est-à-dire qu’il est doté de circonvolutions comme chez les primates, et est d’une taille relativement importante, ce qui permet la réalisation d’imagerie cérébrale fonctionnelle avec les mêmes machines (e.g. IRMf) que chez l’humain. Enfin, le porc est omnivore et présente une préférence spontanée pour la saveur sucrée, qui sera notamment étudiée en imagerie cérébrale dans le cadre de ce protocole de recherche. Porcs juvéniles de 30 à 40 kg, de race Large White x (Piétrain x Landrace) pour les tests sur l'implantation du dispositif (N=4). Miniporc Yucatan jeunes adultes (12 mois) pour les étapes 1 et 2 d'exploration des effets de la stimulation sur l'activité vagale et cérébrale (N=18).
Amélioration des conditions d’abattage des poulets sans suspension préalable des animaux
- Recherche appliquée
- Bien-être animal
Quarante poulets sur les deux cents seront laissés reprendre conscience après étourdissement, jusqu'à quatre minutes, avant d'être ré-étourdis puis saignés. Les 200 poulets sont utilisés dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance modéré pour 160 d'entre eux et sévère pour 40, et tous tués par saignée. Deux électrodes sont collées sur la poitrine pour mesurer la fréquence cardiaque, l'animal est isolé de ses congénères dans un prototype de contention, des électrodes sont posées sur sa tête pour l'électronarcose, et la saignée suit immédiatement. Le projet vise à supprimer la suspension par les pattes des volailles conscientes, que le porteur décrit lui-même comme une source de douleur et de stress dans les abattoirs, ce qui conduit ici à infliger ces atteintes à 200 individus pour modifier le sort des autres.
Objectifs
Dans le cadre de l’abattage, sauf dérogation, les animaux doivent être étourdis avant la saignée afin de ne pas ressentir de stress et de douleur au moment de celle-ci. Pour les volailles, l’électronarcose par bain d’eau est la méthode d’étourdissement la plus répandue en France. Elle consiste à immerger la tête des volailles dans un bain d’eau électrifié pour provoquer une perte de conscience. Toutefois, cette méthode présente de nombreuses limites en matière de bien-être animal : - Les volailles encore conscientes sont suspendues par les pattes à un rail les conduisant jusqu’au poste d’abattage, ce qui induit du stress lié à la proximité avec les opérateurs et à la position non naturelle, et de la douleur, le poids des animaux étant supporté par leurs articulations. Il existe également un risque de blessure liés aux battements d’ailes. - Les volailles peuvent subir des pré-chocs électriques lorsqu’une autre partie que la tête de l’animal rentre en contact avec l’eau du bain électrique en premier, qui sont sources de douleur et de stress. - Elle peut présenter des défauts d’efficacité : o Du fait du caractère collectif de cette méthode et d’une résistance aux courants électriques variable d’une volaille à l’autre, il arrive que les paramètres électriques appliqués à certains oiseaux ne soient pas suffisant pour leur garantir un étourdissement efficace ; o Suite aux pré-chocs électriques qui peuvent stimuler des battements d’ailes, certains poulets relèvent leur tête au moment d’être immergés dans le bain d’eau et ne sont donc pas étourdis ; o Enfin, certains paramètres électriques garantissant un étourdissement efficace peuvent altérer la qualité des carcasses.
Bénéfices attendus
Le développement de cette méthode d'abattage innovante présente plusieurs bénéfices potentiels, notamment : 1) L’amélioration du bien-être animal : En évitant la suspension des poulets conscients et en garantissant un étourdissement instantané (limite de l’étourdissement par atmosphère contrôlée), cette méthode réduit considérablement la douleur et le stress ressentis par les animaux pendant le processus d'abattage, ainsi que l’occurrence de pré-chocs électriques, que les oiseaux reçoivent à l’entrée du bain d’électronarcose, également sources de douleur et de stress. Cette méthode est de plus individuelle, et permettra de pallier aux étourdissements altérés ou manqués du fait de la variabilité de l’impédance des animaux, et donc de la quantité et de la qualité du courant reçu par les animaux, plongés collectivement dans les bains d’électronarcoses. 2) Conditions de travail améliorées : En réduisant la nécessité de manipuler des volailles conscientes et en minimisant les procédures stressantes telles que la suspension, cette méthode crée un environnement de travail plus sûr et moins pénible pour les employés des abattoirs. L’accrochage des volailles inconscientes (entre l’étourdissement et la saignée) représente une tâche moins pénible pour les opérateurs. 3) Qualité des produits préservée : Il est connu que la suspension des volailles est source de blessures et de stress, ce qui n’altère pas seulement le bien-être des animaux mais aussi la qualité des viandes et des carcasses. De plus, en garantissant un étourdissement en tête seule, le courant ne traversera plus le corps de l’animal, ce qui pourrait contribuer également à améliorer la qualité des viandes et des carcasses (i.e. moins de convulsions). 4) Avantages sociétaux : Dans le cas de l’abattage rituel, il est nécessaire d’induire un étourdissement réversible des animaux. Ainsi, dans certains cas, les paramètres électriques sélectionnés sont modifiés pour assurer cette réversibilité, ce qui rend l’étourdissement des volailles moins efficace. Dans d’autres cas, les animaux ne sont pas étourdis du tout (sous dérogation). La méthode qui sera développée dans ce projet pourrait donc offrir une solution plus éthique et respectueuse du bien-être animal en rendant son utilisation possible dans le cadre des abattages non pas seulement conventionnels mais également rituels, et limiterait ainsi l’abattage de volaille sans étourdissement dans le cadre de l’abattage religieux.
Procédures
Pour les 200 poulets : deux électrodes seront collées sur la poitrine du poulet entre les plumes pour réaliser des mesures de fréquence cardiaque puis l'animal sera placé dans un prototype de contention individuel avec pose d'électrodes sur la tête pour réaliser l'électronarcose. Après étourdissement, le poulet sera saigné immédiatement. La durée entre le début de la manipulation et la fin de la saignée sera de 10 minutes (sachant que la durée d’égouttage, après la saignée, est fixée à 5 minutes). Pour 40 animaux maximum parmi les 200, des « tests de réveil » seront réalisés : attente de la reprise de conscience après étourdissement d’une durée de 4 minutes maximum. Après retour des différents indicateurs de conscience observés, dans la limite des 4 minutes, le cas échéant, ces animaux seront immédiatement ré-étourdis puis saignés. Tout sera prêt et opérationnel avant d’entamer les manipulations sur les animaux afin de leur éviter toute attente inutile, et de réduire à leur minimum la durée des différentes interventions.
Impact sur les animaux
Avant et pendant l’électronarcose : des mesures de fréquence cardiaque pour évaluer le stress de l’animal et pour évaluer l’effet de l’électronarcose sur le fonctionnement du cœur. Ces mesures nécessitent une intervention non invasive (collage de 2 électrodes sur la poitrine des poulets, entre les plumes) quelques minutes avant l’électronarcose. La manipulation se fera avec le moins de contraintes possibles mais peut néanmoins être une source (réduite) de stress. Tests d’électronarcose : les paramètres choisis seront ceux connus pour être efficaces dans d’autres systèmes (Dutch vision solutions, par exemple, qui utilise également des électrodes sèches mais avec des animaux suspendus), pour limiter les risques d’inefficacité d’étourdissement. Les animaux seront saignés immédiatement. Le risque d’éveil pendant la saignée est limité ; sa mesure (vérification de la présence des indicateurs d’inconscience jusqu’à la mort) fait partie des objectifs de l’étude. Pendant l’électronarcose le poulet sera éloigné de ses congénères (pour éviter de stresser ceux-ci), mais cet isolement peut être cause de stress pour le poulet. L’intervalle entre l’éloignement de l’animal de ses congénères et l’étourdissement sera limité au maximum (quelques secondes). Pour un échantillon d’animaux (40 maximum), des « tests de réveil » seront réalisés. Ils impliquent de laisser l’animal reprendre conscience après étourdissement pour garantir la réversibilité du process (nécessaire pour les abattages religieux). Les paramètres électriques utilisés dans cette étude induisent l’inconscience et effacent la mémoire. Néanmoins, un test de réveil peut être désagréable car chez l’humain, il peut être accompagné de maux de tête et de nausées (études médicales dans le cadre de traitements par chocs électriques).
Devenir
Pour tous les animaux (200 au maximum), le projet implique la mort. En effet, pour la procédure 1 (160 animaux au maximum), l’euthanasie par saignée est réalisée immédiatement après étourdissement pour éviter le réveil et donc les effets indésirables qui y seraient associés. Pour les animaux de la procédure 2 (40 au maximum), les animaux sont ré-étourdis après reprise de conscience et saignés immédiatement afin de raccourcir la période de reprise de conscience qui peut être associée à une sensation désagréable (comme expliqué précédemment, bien que les paramètres électriques induisent l’inconscience et effacent la mémoire, il est possible que l'animal, une fois réveillé, éprouve des sensations désagréables. Par analogie avec les humains, cela pourrait inclure des maux de tête ou des nausées (selon des études médicales sur les chocs électriques)).
Remplacement
Les premiers tests relatifs au placement des électrodes sur la tête et l’application des paramètres électriques se feront sur des têtes de poulets récupérées dans un abattoir. L’utilisation de poulets vivants ne se fera que lorsque le protoype sera stabilisé ; les tests sur les poulets vivants sont nécessaires pour les mesures de l’efficacité de l’électronarcose, l’efficacité de la saignée et a posteriori les qualités des viandes.
Réduction
Pour les deux procédures, chaque session comprendra 20 poulets vivants (nombre maximal d’animaux pouvant être traités sur une journée). Il est estimé (basé sur des études existantes) qu’au maximum 8 sessions seront nécessaires pour tester les effets des différents paramétrages électriques et le prototype de contention. Si des résultats probants (contention satisfaisante et tous les animaux étourdis sur une période suffisamment longue, mouvements cloniques limitées, qualité des carcasses et des viandes non altérée) sont atteints avant, les tests seront arrêtés. Les résultats seront analysés au fur et à mesure des sessions. Les choix exacts des paramètres seront optimisés à partir des connaissances existantes et des résultats de nos tests.
Raffinement
- La durée de l’isolement des animaux entre l’installation dans le prototype de contention et l’application de l’électricité sera réduite au minimum. - Chaque animal sera saigné rapidement après l’électronarcose pour limiter les risques de reprise de conscience, tout en se rapprochant des conditions d’abattage réelles (délai de quelques secondes entre la fin de l’étourdissement et le début de la saignée). - En cas de constat de reprise de conscience avant la saignée, l’animal sera immédiatement ré-étourdi. L’éventualité que l’animal se réveille pendant la saignée sera surveillé également et fera immédiatement l’objet d’un nouvel étourdissement. Ce risque est limité, et fait partie des objectifs de mesure de l’étude. - Le nombre de « tests de réveil » sera limité au stricte nécessaire (40 animaux maximum). Après reprise de conscience, le cas échéant, ces animaux seront immédiatement ré-étourdis puis saignés.
Choix des espèces
Les problèmes de l’étourdissement électrique par bain d’eau sont spécifiques à la volaille, dont les poulets de chair représentent 66 % du volume d’abattage (ITAVI, 2021). A l’âge de l’abattage habituel (environ 2kg poids vif) afin d’obtenir des résultats représentatifs pour le terrain.
Evaluation d’un candidat vaccin contre la maladie de Chagas chez le primate non-humain
- Recherche appliquée
- Maladies infectieuses
Jusqu'à deux heures d'anesthésie par séance de tomographie, répétées quatre fois au maximum, s'ajoutent aux prélèvements sanguins hebdomadaires subis par 121 macaques à longue queue, utilisés dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance modéré pour 97 d'entre eux et sévère pour 24. Les animaux sont infectés par Trypanosoma cruzi, le parasite de la maladie de Chagas, qui peut provoquer fièvre, œdème cutané, difficultés respiratoires et épanchements pendant deux mois, période durant laquelle ils sont hébergés seuls. Le porteur retient le macaque parce que sa réponse vaccinale ressemble à celle de l'humain et parce que l'espèce est naturellement sensible au parasite. Tous les macaques infectés seront tués pour analyse histopathologique, 22 individus non infectés pouvant être versés à d'autres procédures après avis vétérinaire.
Objectifs
L’objectif du projet est d’évaluer un candidat vaccin contre Trypanosoma cruzi, responsable de la maladie de Chagas, une maladie chronique négligée endémique en Amérique latine. 30 à 40% des individus infectés développent des problèmes cardiaques ou digestifs, parfois plusieurs dizaines d’années après leur infestation, causant environ 10600 morts par an. Les traitements antiparasitaires existants présentent de nombreux effets secondaires et ne sont efficaces qu’au début de l’infestation. Or, la première phase de la maladie étant souvent asymptomatique, la majorité des patients sont diagnostiqués trop tard pour bénéficier de ces traitements. Le développement d’un vaccin ou d’un traitement efficace en phase chronique sont donc cruciaux pour combattre cette maladie. Le candidat vaccin testé ici se base sur un antigène chimérique, combinant des domaines de trois protéines de T. cruzi. Lors de tests préliminaires chez la souris, ce vaccin a démontré une efficacité protectrice. Il sera évalué chez le modèle primate non humain avant de mettre en place un essai clinique de phase 1.
Bénéfices attendus
La maladie de Chagas sévit essentiellement en Amérique latine, où on recense plus de 10 millions d’individus infectés, mais des cas se sont déclarés récemment dans d’autres pays, plusieurs pays européens, les Etats-Unis, le Canada, le Japon et l’Australie. Parmi les individus infectés, 30 à 40% développent des problèmes cardiaques ou digestifs pouvant être fatals, causant environ 10600 morts par an. Ils existent des traitements antiparasitaires, mais ceux-ci présentent de nombreux effets secondaires et ne sont efficaces que s’ils sont administrés au début de l’infection. Or, la première phase de la maladie étant souvent asymptomatique, la majorité des patients sont diagnostiqués trop tard pour bénéficier de ces traitements. Un vaccin constituerait une approche particulièrement efficace pour de prévenir les infections à T. cruzi et possiblement offrir une alternative thérapeutique aux traitements existants, efficace même à des temps plus tardifs de la maladie et/ou présentant moins d’effets secondaires.
Procédures
Toutes les interventions et prélèvements sur animaux seront réalisés sous anesthésie. Les animaux seront infectés par Trypanosoma cruzi par différentes voies. L’anesthésie durera 30-45 min. Sur les premiers animaux, du sang sera prélevé 1 à 2 fois par semaine autour du pic de parasitémie puis toutes les 2 semaines afin de mieux caractériser la maladie. Pour chaque prélèvement, les animaux seront anesthésiés 10-15 min. La température des animaux sera enregistrée grâce à l’implantation de puces en sous-cutané. Des imageries seront réalisées au plus toutes les 2 semaines, en même temps que les prélèvements, rajoutant 30-45 min d’anesthésie. Des séances de tomographie par émission de positron (PET-CT) seront réalisés maximum 4 fois au cours de l’étude, et rajouteront environ 2h d’anesthésie. Pour les animaux suivants, la fréquence des prélèvements sera ajustée grâce aux données obtenues sur les premiers animaux, afin de limiter les interventions tout en assurant un bon suivi de l’infection. Certains animaux recevront au maximum 4 injections de vaccin . L’anesthésie durera 10-15 min. Du sang sera prélevé jusqu’à 4 fois après chaque immunisation. Pour chaque prélèvement, les animaux seront anesthésiés 10-15 min. Certains animaux recevront un traitement antiparasitaire administré par voie orale à la dose recommandée chez l’homme pendant une durée de 30 jours. Sur les premiers animaux, jusqu’à 6 prélèvements de sang seront effectués après la première et la dernière administration pour déterminer la pharmaco-cinétique du traitement Pour chaque prélèvement, les animaux seront anesthésiés 10-15 min. En cas de résultats inattendus lors des premières infections, des biopsies tissulaires (ganglions, moelle osseuse, biopsie pulmonaire) pourront être mise en place pour approfondir l’étude de la réponse immunitaire. Dans ce cas, chaque type de biopsie sera réalisée deux fois . Ces interventions rajouteront 30 min à 1h d’anesthésie.
Impact sur les animaux
Les anesthésies et prélèvements sanguins peuvent induire un hématome au site de prélèvement, une perte d’appétit menant à une perte de poids mineure et une anémie légère. Les injections et biopsies peuvent causer une réaction locale, des démangeaisons ou des douleurs passagères. L’infection par Trypanosoma cruzi peut causer lors de la phase aigüe (max 2 mois) de la fièvre et de l’œdème cutané, et plus rarement des difficultés à s’alimenter, une diminution de mobilité, des difficultés respiratoires, épanchements, et augmentations de taille des organes digestifs. Ces symptômes disparaissent à la fin de la phase aigüe. Le traitement antiparasitaire peut causer plusieurs effets secondaires, surtout cutanés (rougeurs, éruptions cutanées) ou digestifs (vomissements, perte d’appétit). Ils sont réversibles à l’arrêt du traitement. Lors de la phase aiguë de la maladie (2 mois), les animaux seront hébergés en individuel, ce qui peut entraîner du stress.
Devenir
Tous les animaux infectés seront euthanasiés afin de réaliser une analyse histopathologique et des dosages sur les tissus. Les animaux non-infectés pourront être inclus dans d’autres procédures compatibles avec l’historique de l’animal, après récupération complète de l’animal et sur avis favorable du vétérinaire.
Remplacement
L’étude de candidats vaccins demande d’évaluer les différentes composantes de la réponse immunitaire induites par la vaccination et la réaction de l’organisme intégré vis-à-vis du vaccin. A ce jour, ces différents éléments ne peuvent pas être étudiés in vitro puisque la mise en place de la réponse immunitaire se fait dans différents organes (ganglions, organes lymphoïde secondaire) et son évaluation se fait à la fois au niveau systémique et au niveau local (muqueuse).
Réduction
Lors de la mise au point du modèle d’infection, les différents paramètres seront testés sur des groupes de 5 animaux. Le raffinement de la dose se fera selon un procédé itératif publié, ce qui nous permettra d’optimiser l’utilisation des animaux et donc de réduire les effectifs. Sur les deux doses les plus intéressantes, cette méthode permet d’atteindre un total de 5 animaux. Pour la mise au point du traitement anti parasitaire, les différents schémas de traitement seront testés sur des groupes de 2 animaux. En effet, il s’agit d’une étape de mise au point nécessitant de petits nombres d’animaux pour faire des comparaisons qualitatives. Pour les tests d’efficacité du candidat vaccin utilisé comme prophylaxie ou comme traitement, le nombre d’animaux par groupe est le minimum permettant une analyse statistique des résultats (cliniques, hématologiques, réponse humorale, réponse cellulaire). La taille des groupes (6 animaux) a été choisie de façon à pouvoir réaliser des analyses statistiques avec une puissance suffisante. Si la physiopathologie du modèle présente une variabilité plus forte qu’attendu, jusqu’à 2 animaux supplémentaires par groupe pourront être ajoutés, pour un total de 8 animaux.
Raffinement
Les prélèvements et interventions sur les animaux seront effectués sous anesthésie pour éviter le stress et d’éventuelles douleurs. L’état général des animaux sera observé quotidiennement, les signes cliniques seront suivis à chaque intervention grâce à une grille de scoring, et le vétérinaire de l’installation sera alerté en cas d’apparition de signes cliniques afin d’adapter le suivi et les soins aux animaux. Le recours à des techniques d’analgésie et d’antalgie pourra être mis en place lors d’apparitions de signes particuliers. Un suivi soutenu sera mis en place lors des premières infections et les points limites seront raffinés en fonction des résultats obtenus au cours de la procédure de mise en place du modèle (procédure 1).
Choix des espèces
Le macaque cynomolgus est retenu pour ce projet pour plusieurs raisons : - Ce modèle réunit les éléments nécessaires à l’évaluation de candidats vaccins : réponse immunitaire et vaccinale similaire à celle de l’homme, et évaluation de la réponse immune possible dans les tissus. - Le macaque est naturellement susceptible à l’infestation par T. cruzi. Le déroulement de la maladie est similaire chez le singe et chez l’homme : phase aigüe présentant une mortalité faible, phase chronique restant asymptomatique pendant plusieurs années. Nous utiliserons des animaux adultes d'environ 2.5 à 8 kg. En effet, ce projet a pour objectif d’étudier les réponses immunitaires lors de l'administration de vaccins. Le système immunitaire évolue en fonction du stade de développement et de l’âge des animaux. Il est donc nécessaire de réaliser ces études chez un animal adulte (système immunitaire « mature »).
Etude des cellules dendritiques dérivées de monocytes in vivo en condition inflammatoire
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système immunitaire
Huit applications d'un produit provoquant une dermatite sur une oreille, un jour sur deux jusqu'au quatorzième, mise à mort le quinzième : 462 souris vont être utilisées, 182 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et 280 un niveau modéré, toutes tuées pour prélèvement d'organes. D'autres reçoivent une injection dans l'abdomen qui déclenche une inflammation, ou des allergènes d'acariens instillés dans le nez chaque jour du septième au onzième jour. Le but consiste à trouver des critères permettant de distinguer un type de cellule immunitaire d'un autre, objectif de connaissance dont le porteur tire des perspectives thérapeutiques pour l'asthme et la dermatite atopique. Aucun analgésique ne sera employé, le porteur indiquant que cela pourrait affecter les résultats de l'expérience.
Objectifs
L'objectif de ce projet est de trouver une méthode pour identifier un type spécial de cellules immunitaires, appelées cellules dendritiques dérivées de monocytes (moDCs), chez les souris. Ces cellules ont été découvertes il y a 30 ans par différentiation de monocytes in vitro et étaient souvent utilisées pour étudier le fonctionnement des cellules dendritiques en général et pour des essais médicaux. Cependant, des recherches récentes ont montré que les moDCs sont différentes des autres cellules dendritiques que l’on trouve dans le sang et les organes, ce qui a créé des débats sur leur existence et leur rôle dans le corps. Actuellement, il n'existe pas de méthode fiable pour distinguer les moDCs des autres types de cellules dendritiques. Cela signifie que nous ne comprenons pas encore bien comment ces moDCs se développent dans le corps. Pour résoudre ce problème, nous allons utiliser un modèle de souris avec une inflammation abdominale, où nous avons récemment découvert que les moDCs se forment. Nous allons comparer les moDCs avec d'autres types de cellules dendritiques pour établir des critères clairs qui nous permettront de les identifier. Nous testerons également ces critères dans deux modèles d'allergies (asthme et dermatite atopique), car il est possible que les moDCs jouent un rôle important dans ces maladies. En résumé, ce projet a pour but de créer une méthode fiable pour identifier les moDCs chez la souris, afin de mieux comprendre leur rôle dans différentes maladies.
Bénéfices attendus
L'étude des cellules dendritiques dérivées de monocytes (moDCs) et des cellules dendritiques classiques dans des zones comme l’abdomen enflammé, les poumons des personnes asthmatiques, la peau des personnes atteintes de dermatite atopique, ainsi que dans les ganglions lymphatiques voisins, devrait nous aider à comprendre les rôles spécifiques de ces cellules dans ces maladies. Ces recherches pourraient nous permettre de trouver de nouvelles façons de traiter ces affections, ce qui aiderait à soulager la douleur des patients, à améliorer leur qualité de vie, et à faciliter leur intégration à l'école, au travail et dans la société. Cela pourrait également contribuer à réduire l'impact social et économique de ces maladies.
Procédures
1er type d’intervention : Les souris vont recevoir une injection brève dans leur abdomen pour provoquer une inflammation. Trois jours plus tard, elles seront mises à mort pour que les chercheurs puissent les analyser. Un groupe de souris recevra aussi une injection courte de cellules 18 heures après l’inflammation, puis elles seront également mises à mort trois jours après pour des analyses. 2ème type d’intervention : Sous anesthésie, les souris auront une solution contenant des allergènes d’acariens instillée dans leur nez pendant quelques secondes. À partir du septième jour, elles seront exposées à ces allergènes tous les jours jusqu’au onzième jour. Le quatorzième jour, elles seront mises à mort pour des analyses. 3ème type d’intervention : Sous anesthésie, une oreille des souris sera traitée pendant quelques secondes avec une solution qui provoque une dermatite. Elles recevront ce traitement tous les deux jours, pour un total de huit fois, jusqu’au quatorzième jour. Le quinzième jour, elles seront mises à mort pour des analyses.
Impact sur les animaux
La piqûre pour l'injection dans l'abdomen des souris peut causer une légère douleur, mais celle-ci ne dure pas longtemps. Ce traitement peut aussi provoquer des effets secondaires comme une inflammation de l'abdomen, une perte de poids, un pelage en désordre et moins de mouvement dans leur cage. Pour l'inhalation d'une solution dans le nez, les souris ressentent un léger inconfort pendant le traitement. Après une semaine, elles peuvent développer des symptômes allergiques, ce qui entraîne une souffrance modérée. Quant à l'application d'un produit sur l'oreille pour provoquer une dermatite, cela se fait sans douleur grâce à l'anesthésie. Cependant, à partir du deuxième jour, cela peut causer une irritation qui entraîne une douleur modérée jusqu'à ce que les souris soient mises à mort.
Devenir
A la fin de chaque procédure, la totalité des animaux seront mis à mort pour prélèvement d’organes et analyse par divers protocoles. Soit un total de 462 animaux.
Remplacement
Ce projet vise à mesurer différents aspects de la réponse du système immunitaire lors d'une inflammation. Comme le système immunitaire est très complexe et que de nombreuses cellules interagissent entre elles pour réagir à une inflammation, il est important d'utiliser des modèles d'études sur des organismes vivants. Cela permet d'avoir une vue d'ensemble complète et précise de ce qui se passe dans le corps.
Réduction
Nous allons réduire au maximum le nombre d'animaux utilisés pour notre étude. Nous travaillons avec des souris ayant une génétique uniforme, ce qui nous permet de limiter chaque groupe à 8 souris pour chaque condition testée. Actuellement, nous n'avons pas trouvé de données suffisamment fiables sur certaines cellules immunitaires pour calculer précisement le nombre d'animaux nécessaires pour chaque groupe. Cependant, une approche statistique basée sur les données disponibles indique qu'avoir 8 souris par groupe devrait être suffisant. Pour les groupes qui ne reçoivent pas de traitement, nous allons réduire le nombre à 6 souris, car il y a moins de variabilité dans ces cas. Après avoir analysé les résultats de la première expérience pour chaque condition inflammatoire, nous pourrons déterminer le nombre d'animaux nécessaires pour obtenir des résultats fiables. Pour les réglages des instruments, nous n'utiliserons qu'une seule souris de chaque type. Nous prévoyons de répéter chaque expérience trois ou quatre fois. En raison des différences possibles entre les analyses in vitro et celles sur des animaux, nous répéterons chaque premier groupe expérimental quatre fois. Cela nous permettra de définir des critères précis pour identifier les différents types de cellules. Si tout se passe bien lors de la première expérience, trois répétitions par condition seront suffisantes, ce qui réduira encore le nombre d'animaux utilisés.
Raffinement
Pour réduire le stress des animaux, nous les garderons en groupe autant que possible. Ils auront accès à du matériel pour construire des nids et seront surveillés chaque jour. Nous avons mis en place des points limites pour chaque procédure. Les interventions sur les animaux seront effectuées par des professionnels qualifiés et expérimentés afin de minimiser le stress lié à ces procédures. Nous utiliserons également du gaz anesthésiant pour les endormir lors des procédures. En revanche, nous ne pourrons pas utiliser d'analgésiques, car cela pourrait affecter les résultats de l'expérience. Donc, ils ne seront pas employés dans ce projet.
Choix des espèces
Les souris sont un excellent choix pour nos études en raison de leur taille, de leur cycle de reproduction rapide et de leur génétique. Elles nous permettent de mener des expériences en direct, y compris avec des souris génétiquement modifiées. De plus, leur fonctionnement biologique est assez similaire à celui des humains, ce qui nous aide à mieux comprendre comment fonctionne notre système immunitaire. Nous utiliserons des souris âgées de 6 à 12 semaines, car elles sont déjà matures sur le plan de leurs défenses immunitaires. Pour éviter les différences qui pourraient affecter nos résultats, nous veillerons à ce que l'âge des souris dans chaque groupe ne varie pas de plus de 2 semaines.
Approche nanomédicale pour normaliser la maturation des érythrocytes dans l’anémie congénitale par ARN messager
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
Porteuses d'une délétion du gène de la chaîne bêta de l'hémoglobine, les souris de ce projet naissent avec une thalassémie et une anémie aux globules rouges déformés. 486 souris vont être utilisées, 414 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et 72 un niveau léger. 156 reçoivent des nanoparticules lipidiques chargées d'ARN messager, 44 subissent sept prélèvements sanguins sous anesthésie espacés de deux semaines, et les animaux de quatre des cinq procédures sont tués pour caractériser leur système sanguin, la cinquième servant à produire ceux des deux dernières. Le porteur reconnaît que les symptômes développés par ce modèle murin "ne sont que partiellement décrits" et comble ce vide en énumérant ceux que ressentent les patients humains.
Objectifs
L'anémie, marquée par une insuffisance de globules rouges sains, touche un quart de la population mondiale. Environ 40 à 50 % des cas ne sont pas dus à une carence en fer et peuvent indiquer des maladies congénitales rares telles que l'anémie Diamond-Blackfan, la β-thalassémie ou l'anémie de Fanconi. Les anémies congénitales, des maladies héréditaires de la moelle osseuse, entraînent une production déficiente d’érythrocytes. Les troubles héréditaires de l'hémoglobine incluent les troubles structurels (comme la drépanocytose) et de production de globine (comme la thalassémie). Les traitements incluent des molécules stimulant la production de globules rouges, des transfusions sanguines ou des transplantations de moelle osseuse, mais ils sont souvent limités en efficacité et associés à des effets secondaires graves, affectant la qualité de vie des patients et engendrant des coûts élevés pour le système de santé européen. La β-thalassémie, un trouble héréditaire, se caractérise par des anomalies de la synthèse des chaînes β de l'hémoglobine, entraînant une érythropoïèse inefficace et un déficit en érythrocytes fonctionnels. Le projet vise à tester une formulation de nanoparticules lipidiques (LNP) contenant un ARNm-candidat pour améliorer l’érythropoïèse dysfonctionnelle dans la β-thalassémie et d'autres anémies non ferriques. Nous fournirons une preuve de concept sur un modèle murin de β-thalassémie applicable à d’autres anémies. Cinq procédures expérimentales seront menées : 1. Sélection de la meilleure formulation et voie d’administration des LNP chez des souris sauvages. 2. Caractérisation de la biodistribution des LNP. 3. Élevage et production des souris beta thalassémiques. 4. Évaluation in vivo de l’impact des LNP contenant l’ARNm-candidat sur l’expression du gène chez les souris. 5. Évaluation in vivo de l’impact des LNP sur le développement de l’anémie chez les souris β-thalassémiques.
Bénéfices attendus
Notre proposition de thérapie basée sur l'ARNm-candidat ciblant la moelle osseuse fait partie du plan stratégique de recherche « Horizon Europe » (2021-2024) des thérapies innovantes et avancées pour les maladies non transmissibles. Notre projet devrait constituer une amélioration considérable par rapport aux options de traitement actuelles des pathologies sanguines en termes d'efficacité et sécurité. De plus, nous fournissons des connaissances essentielles sur l’administration ciblée de polynucléotides non viraux, qui pourra être exploitée pour des thérapies cellulaires et géniques de nouvelle génération dans un contexte plus large.
Procédures
156 animaux subiront une administration de nanoparticules (2min), 8 d’entre eux auront deux acquisitions d’imagerie optique 44 autres subiront une série de 7 prélèvements sanguins sous anesthésie (3min) tous espacés de 2 semaines. L’ensemble des animaux sera manipulé et pesé 2 fois par semaine afin de vérifier leur bien-être à l’aide d’une grille de score (2min).
Impact sur les animaux
Les souris beta thalassémiques présentent une anémie microcytaire (taille anormalement petite des globules rouges), une poïkilocytose (déformation des globules rouges) et une réticulocytose (taux des réticulocytes dans le sang, indice de la productivité de cellules érythrocytaires de la moelle). D'après la définition de l'OMS, l’anémie est une maladie qui se caractérise par un nombre de globules rouges ou un taux d’hémoglobine des globules rouges inférieur à la normale. Les symptômes développés par le modèle murin que nous prévoyons d'impliquer dans ce projet de mise au point de nouvelles thérapies contre l'anémie ne sont que partiellement décrits mais chez l'humain, les symptômes courants sont : fatigue, vertiges, extrémités froides, maux de tête, essoufflement à l'effort. Les prélèvements sanguins, la biopsie de queue (douleur légère de courte durée), l’administration du traitement à évaluer et l'anesthésie constitueront une nuisance pour les animaux. L'ensemble des manipulations, dont l'imagerie optique, ainsi que les pesées peuvent être source d'angoisse.
Devenir
Les animaux des procédures 1, 2, 4 et 5 feront l’objet d’une caractérisation de leur système hématopoïétique qui nécessitera leur mise à mort. La procédure 3 a pour objectif de produire les individus impliqués dans les procédures 4 et 5.
Remplacement
L’objectif de cette étude est la manipulation thérapeutique de l'expression génétique de cellules progénitrices responsables de l’hématopoièse humaine. Afin de minimiser au maximum l'utilisation d'animaux vivants, toutes nos recherches feront d'abord l'objet d'une caractérisation détaillée des LNP et des doses in vitro à l'aide de cellules cultivées. Cependant, l’analyse préclinique de l’efficacité in vivo de nanoparticules lipidiques ne peut se faire que sur des souris, modèle mammifère de β-thalassémie, elles ne peuvent pas être remplacées par un autre modèle car sur la base de critères génétiques et hématologiques, les souris homozygotes pour l'allèle mutant représentent le premier modèle animal de bêta-thalassémie.
Réduction
Nous utiliserons le nombre minimum d’animaux requis (calcul basé sur un test d’effectif) pour obtenir des résultats statistiquement interprétables et atteindre l’objectif scientifique du projet, à savoir la caractérisation de l’efficacité thérapeutique de nanoparticules lipidiques ciblant la moelle osseuse dans le contexte pathologique d’une β-thalassémie. Dès que possible, nous utiliserons l’imagerie optique par bioluminescence qui est une méthode non invasive qui permet de caractériser la cinétique de biodistribution d’agents thérapeutiques sans nécessiter la mise à mort de l’animal. La comparaison de différentes conditions expérimentales se fera par des tests de student adaptés à la comparaison de moyennes de 2 groupes non pairés.
Raffinement
L'hébergement des animaux est effectué conformément aux réglementations locales et européennes, sous le contrôle d'un vétérinaire et avec l'aide d'un personnel technique qualifié. Les animaux seront ainsi hébergés dans des salles dont les paramètres d’ambiance sont contrôlés (température : 20-22°C ; renouvèlement d’air : 15 volumes/heure; éclairage artificiel : 12h jour/12h nuit) et afin de respecter leur instinct grégaire, les souris seront stabulées par petits groupes de 3 à 5 dans des cages dont l’environnement est enrichi à l’aide de copeaux de bois compactés, de domes en carton et/ou de coton. Les animaux feront l’objet d’une surveillance quotidienne et une pesée à minima bihebdomadaire, par du personnel compétent afin de détecter précocement toute altération du bien-être animal. L’apparition de signes d’inconfort ou d’éventuelle souffrance nous conduira à choisir l’action appropriée (comme par exemple l'apport d'un analgésique) à mener en fonction d’une grille de score du bien-être. De plus, l’ensemble des administrations de nanoparticules lipidiques et d'imagerie sera réalisé sous anesthésie gazeuse (Vetflurane 3%).
Choix des espèces
Le projet nécessite une espèce de la classe des mammifères qui soit proche de l’humain pour sa physiopathologie hématologique. Les souris beta-thalassémiques choisies pour ce projet portent une délétion spontanée au locus du gène de la chaine β de l’hémoglobine (gène Hbb) caractérisée par une β-thalassémie, anémie microcytaire (taille anormalement petite des globules rouges). Sur la base de critères génétiques et hématologiques, ces souris représentent le premier modèle animal de bêta-thalassémie extrapolable à l’Homme. Hors procédure d’élevage, les animaux seront utilisés à partir de l’âge de 10-12 semaines, âge auquel les souris présentent une anémie.
Evaluation de l’infection testiculaire des arbovirus
- Recherche appliquée
- Maladies infectieuses
Hamsters dorés : 648
Rendus transitoirement incapables de se défendre par une injection d'anticorps, puis inoculés avec des arbovirus, 1 080 souris et 648 hamsters dorés vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Chaque animal subit trois à neuf anesthésies gazeuses et des prélèvements de sang répétés tous les deux à sept jours, l'infection pouvant provoquer une maladie virale aiguë avec atteintes neurologiques. Le projet cherche à savoir si ces virus se répliquent dans les testicules et peuvent se transmettre sexuellement, une question que le porteur juge très peu étudiée hors du virus Zika. Le travail se déroule en confinement de niveau 3, ce qui exclut par avance toute réutilisation comme toute adoption, et tous les animaux sont tués.
Objectifs
L’émergence de nouvelles pathologies virales et la réémergence de pathologies déjà connues est un enjeu majeur de santé publique du fait de leur récurrence depuis ces dernières décennies. Les arbovirus sont des agents pathogènes principalement transmis par piqure d’arthropodes hématophages. L’évolution de la répartition géopraphique de leurs vecteurs, conséquence du changement climatique, fait des arbovirus un danger menacant une proportion croissante de la population humaine. Chez l’Homme et l’animal, ces virus sont capable d’infecter une multitude de tissus (hépatique, reinal, cardiaque, cérébral, …). Pour certains de ces agents pathogènes, il a également été rapporté un tropisme pour les organes de l’appareil reproducteur (dont le testicule), avec pour principal exemple le virus Zika. Excepté ce virus, la possibilité d’un transmission sexuelle ou materno-fœtale des arbovirus n’est que très peu étudié. Sur cette thématique, ce projet propose d’étudier l’infection des organes reproducteurs mâles par des arbovirus présentant un intérêt majeur en santé humaine car à l’origine d’une morbi-mortalité importante chaque année. Ce projet permettrait d’attirer l’attention sur les risques de transmission sexuelle et de pathologie urogénitale des arboviroses.
Bénéfices attendus
En s’appuyant sur les précédents travaux du laboratoire et les études publiées par la communauté scientifique sur les modèles animaux et ex vivo d’infection du tractus génital, ce projet permet d’identifier les arbovirus à risque de transmission sexuelle et/ou d'induire une pathologie urogénitale.
Procédures
Les animaux sont soumis à l’injection d’anticorps (1 à 2 injections, durée : 5min), injection de virus selon différentes voies d’injection (une injection unique, durée : 7min), et à des prélèvements sanguins étalés dans le temps (prélèvement unique ou tous les 2-7jours en fonction des procédures, durée : 7min). Toutes ces interventions sont réalisées sous anesthésie gazeuse (3-9 anesthésies selon les procédures, durée : 7min)
Impact sur les animaux
La piqure d’aiguille nécessaire pour l’injection des anticorps, des virus d’études et des prélèvements sanguins entraine une douleur légère et de courte durée chez les animaux. L’immunodépression transitoire (suppression transitoire de l'immunité innée) accroit la sensibilité des animaux aux infections virales. L’infection par les virus d’étude est susceptible d’induire une maladie virale aigue, caractérisée par des atteintes neurologiques et/ ou systémiques de type modérées à sévères.
Devenir
Les expérimentations sont réalisées au sein d'un laboratoire de confinement de niveau 3 avec des virus à haut potentiel infectieux. Les animaux ne peuvent donc pas être réutilisés, replacés ou adoptés en raison du risque biologique.
Remplacement
Notre projet a pour but d’étudier la réplication des arbovirus dans les organes reproducteurs mâles, plus spécifiquement le testicule, et ainsi évalué la transmissibilité sexuelle des arboviroses qu'ils induisent. L’utilisation d’animaux est indispensable car elle permet d’évaluer ce paramètre en condition réelle, physiologique, en mettant en jeu la complexité biologique d’un être vivant. En collaboration avec un laboratoire spécialisé en atteintes urogénitales virales, nous sélectionnons les candidats d'intérêt pour une étude chez l'animal.
Réduction
Afin de réduire la quantité d'animaux sans compromettre les résultats de l'expérimentation, nous avons déterminé les effectifs minimums nécessaires à notre travail. Malgré le recours à l'animal indispensable pour ce type de projet, une étude poussée des virus avant leur utilisation chez l'animal permet de réduire au maximum le nombre de virus à étudier, et ainsi le nombre d'animaux utilisées. Certains paramètres font l'objet d'un monitoring chez un même animal afin de réduire d'avantage les effectifs nécessaires.
Raffinement
Un temps d’acclimatation est respecté entre la réception des animaux et le début des procédures. Les animaux sont hébergés dans des espaces adéquats, enrichis et sans privation d’eau et de nourriture. Les animaux sont surveillés quotidiennement et une grille d’évaluation permet un suivi du bien-être animal.
Choix des espèces
Les modèles souris et hamsters sont des modèles de référence pour étudier les arbovirus. Les animaux utilisés devront être fertiles. Les souris et hamsters seront donc agés d'au moins 6 et 8 semaines, respectivement.
Renforcer l’immunité innée dans les poumons des porcs pour lutter contre la grippe porcine
- Recherche appliquée
- Maladies animales
- Recherche fondamentale
- Système respiratoire
23 porcelets âgés de quatre semaines vont être utilisés, 15 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et 8 un niveau modéré, tous tués pour des lavages broncho-alvéolaires et des prélèvements de poumons. Ils subissent une intubation pour une administration intratrachéale sous anesthésie, une nébulisation, jusqu'à quatre prises de sang et quatre écouvillons sous sédation, et une inoculation du virus de la grippe porcine qui provoque fièvre, toux et écoulement nasal. Le porteur décrit l'infection grippale du porc comme "pas très grave" et prévoit un renforcement positif à base de fraises tagada ou de pop-corn. Les bénéfices annoncés visent d'abord la filière, avec une production de viande qualifiée de "responsable, durable et rentable", la protection de la santé humaine venant ensuite.
Objectifs
La filière porcine est confrontée à un nombre croissant de défis, dans la perspective d'une production alimentaire durable et sûre. La lutte contre la grippe porcine est très difficile car les vaccins contre la grippe ne parviennent pas à conférer une immunité protectrice. La stimulation par la flagelline, un agoniste spécifique du système immunitaire inné respiratoire, est apparue comme une stratégie alternative pour favoriser la résistance aux maladies. Nous avons précédemment montré que l'administration de flagelline par voie systémique stimule les défenses immunitaires innées antibactériennes et antivirales de l'hôte dans les voies respiratoires. De plus, nous avons montré un effet protecteur de la flagelline dans un modèle d'infection de la grippe chez la souris, ce qui suggère que la flagelline pourrait également être efficace contre la grippe chez le porc. Cet effet bénéfique pourrait être attribué à son activité pro-inflammatoire et à un effet positif sur la maturation des cellules immunitaires résidentes. Nous proposons une approche de biologie systémique dans laquelle nous combinerons plusieurs nouvelles techniques (séquençage, imagerie confocale...) pour déchiffrer la complexité des réponses du porc aux infections par la grippe et les mécanismes de protection induits par la flagelline. Nous apporterons d'abord la preuve de concept que l'administration de flagelline protège contre la grippe porcine. Ensuite, nous identifierons les déterminants génétiques impliqués dans la réponse de l'hôte à la grippe et responsables de l’effet de la flagelline, et nous utiliserons des approches de machine learning pour produire un algorithme prédisant la susceptibilité des cellules à l'infection. Cette approche servira à développer des thérapies plus sûres et plus efficaces pour combattre la grippe porcine. Les résultats seront partagés avec les acteurs industriels pour assurer un transfert efficace.
Bénéfices attendus
Notre projet utilise une nouvelle stratégie pour stimuler le système immunitaire des porcs afin de lutter contre la grippe porcine. Cela répond aux besoins de la société en terme d'avoir une production de viande responsable, durable et rentable. Nous allons: • Montrer que la flagelline peut protéger les porcs contre la grippe porcine. • Étudier comment la grippe porcine affecte les cellules des poumons des porcs et comment la flagelline peut aider à renforcer leur immunité. • Trouver de nouvelles façons de combattre la grippe porcine en identifiant des voies moléculaires qui pourraient être ciblées par de nouveaux médicaments. • Développer des outils informatiques pour mieux comprendre comment les porcs réagissent à la grippe porcine et pour prédire leur susceptibilité à l'infection. Cette approche permettra de mieux prévenir la propagation de la grippe porcine et d'améliorer la santé des porcs, ce qui est important pour une production de viande durable et responsable. De plus, il est important de noter que la grippe porcine est une maladie zoonotique, ce qui signifie qu'elle peut se transmettre des animaux aux humains. En étudiant la grippe porcine et en développant de nouvelles méthodes pour la combattre, nous serons mieux préparés à faire face à une éventuelle vague de grippe porcine. Cela peut aider à prévenir une épidémie et à protéger la santé publique. En fin de compte, en améliorant la santé des porcs, nous améliorons également la santé des humains.
Procédures
Pendant la première expérimentation, nous utiliserons 8 animaux qui subiront : 2 prélèvements sanguins, sur animaux vigiles sédatés, 2 tubes de 5 mL, 2 min et 1 Nébulisation sur animaux anesthésiés, 30 minutes. Dans la deuxième expérience, nous utiliserons un total de 15 animaux qui subiront : Une intubation pour réaliser une administration en intratrachéale sur animaux anesthésiés puis une nébulisation 1 heure après, 1h30 ; 4 prélèvements sanguins sur animaux sédatés, 2 tubes de 5 mL, 2 min et 4 Ecouvillons sur animaux sédatés, 2 min.
Impact sur les animaux
Des expériences antérieures suggèrent que les animaux peuvent avoir une légère baisse de température après avoir récupéré de l'anesthésie et de la nébulisation de flagelline. Pour les animaux inoculés avec de la grippe ; on s'attend à ce que les animaux développent de la fièvre (mais pas trop sévère) pendant quelques jours, elle peut persister jusqu'à la fin de l'expérience (3 jours). Les symptômes typiques de la grippe porcine sont de la fièvre, de la toux, de l'écoulement nasal et des éternuements.
Devenir
Les animaux à la fin de la procédure seront tous euthanasiés pour réaliser des lavages broncho-alvéolaires et différents prélèvements des poumons.
Remplacement
L'étude de l'effet de la flagelline comme thérapie dans le cas d’une infection grippale ne peut être effectuée en utilisant uniquement des lignées cellulaires in vitro. La réponse immunitaire présente un comportement complexe et dynamique qui dépend non seulement de la réponse des cellules épithéliales des voies aériennes, mais aussi de son interaction avec un grand nombre de cellules immunitaires (neutrophiles, macrophages, cellules dendritiques, cellules T ...). En outre, la clairance de l'agent pathogène dans les voies aériennes dépend de cette réponse immunitaire, mais aussi du transport mucociliaire. Cette complexité rend presque impossible d'imiter la réponse à la flagelline in vitro. Pour ces raisons, l’utilisation des lignées cellulaires ne peuvent pas reproduire la complexité de la réponse immunitaire in vivo qu’implique une interaction entre différents types de cellules.
Réduction
Nous utilisons le nombre minimum d'animaux qui peut nous donner un résultat scientifiquement valable. Pour la première expérimentation qui implique l'étude de l'effet pro-inflammatoire de la flagelline dans les poumons, nous utiliserons 4 porcs pour le groupe traité et 4 porcs pour le groupe de contrôle. Bien que le nombre d'animaux ne soit pas très élevé pour montrer l'effet de la flagelline, nous utiliserons une technologie qui peut être utilisée pour étudier la réponse immunitaire des cellules des voies respiratoires des porcs à l'infection par la grippe, en analysant l'expression de gènes dans chaque cellule individuelle. Cette technique permet de recueillir une grande quantité de données à partir d'un seul porc, ce qui peut réduire le nombre total d'animaux nécessaires pour obtenir des résultats fiables. Pour la deuxième expérimentation, des expériences précédentes réalisées chez les souris ont montré que 6 animaux par groupe expérimental suffisent pour observer un effet significatif de la flagelline sur la charge virale. Pour cette raison, nous utiliserons 6 porcs par groupe.
Raffinement
Des expériences et des publications antérieures utilisant des modèles expérimentaux porcins d'infection grippale montrent que l'infection grippale chez le porc n'est pas très grave. On s'attend à une légère hyperthermie quipeut être ou non associée à une toux et à des éternuements. La stimulation de la flagelline provoque une réaction inflammatoire transitoire dans les poumons (moins de 24 heures). Les porcelets seront sédatés ou sous anesthésie pour tous les actes techniques ; sous la supervision de personnel qualifié et formé. Les 8 animaux de la première expérimentation seront hébergés en groupe de 4 dans une cage de 2 m². Les 12 animaux de la seconde seront hébergés en groupe de 6 dans une cage de 4 m². Ils seront hébergés en groupe tout au long des 2 procédures. Dans chaque cage, il y aura un ballon, un nunchaku ou/et chaînes. Ils auront accès à la nourriture à volonté. Les 3 porcs témoins seront hébergés ensemble également. Une semaine d’acclimatation est prévue dans chaque expérimentation pour que les porcelets s’habituent à leur nouvel environnement. Un renforcement positif sera mis en place avec des fraises tagada ou du pop-corn. Toutes les prises de sang et écouvillons seront réalisés sur animaux sédatés.
Choix des espèces
La grippe porcine est un pathogène du porc, ce qui fait du porc l'espèce animale la plus pertinente. D'autres modèles animaux existent, comme les souris, mais pourraient produire des réponses immunitaires différentes. Les porcs seront âgés de 4 semaines à l’arrivée. A ce stade, les animaux pèsent entre 8 à 10 kg, ce qui facilite la manipulation et les anesthésies.
Rôle des cellules souches de la zone de transition épithéliale gastrique : transformation cellulaire et microenvironnement conflictuel
- Recherche appliquée
- Cancers
Une partie des souris boit de l'eau acidifiée pour subir un stress chimique de l'estomac, d'autres reçoivent une transplantation d'organoïdes sous la capsule du rein au cours d'une opération d'environ une heure. 1 920 souris vont être utilisées, 480 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et 1 440 un niveau léger, toutes porteuses d'un oncogène qui leur fait développer des papillomes dans la bouche au bout d'un mois. Le porteur écrit que l'ingestion d'eau acidifiée "ne parait pas engendrer de douleurs" et rappelle que certaines animaleries en donnent en routine, tout en annonçant que ce même traitement devrait faire évoluer une hyperplasie gastrique vers une dysplasie voire un carcinome. Toutes sont tuées à l'issue, celles qui n'ont pas le génotype recherché sans même de prélèvement.
Objectifs
Le carcinome gastrique représente la deuxième cause de décès liés au cancer dans le monde. Chez l’homme, l'œsophage et l’estomac sont reliés par une zone de transition qui fait le lien entre deux types de tissu (stratifié et glandulaire). Chez la souris, la zone de transition se produit entre deux parties de l'estomac. Il y a deux types de cancer de l’estomac chez l’homme : le cancer gastrique distal et le cancer proximal (concernant la zone de transition). L'incidence du cancer de l'estomac distal a diminué, tandis que le taux d'incidence des cancers de la zone de transition a connu une augmentation rapide. En effet, 86% des cancers de l’œsophage apparaissent à la jonction de l’œsophage et de l’estomac. Il est intéressant de noter que différents types de cancers se développent à cette zone de transition incluant des carcinomes squameux (tumeurs malignes issue du tissu stratifié) et des adénocarcinomes (cancer qui prend naissance dans le tissu glandulaire). Le fait que des cancers de ces deux types apparaissent à cette jonction suggèrent que les cellules initiatrices de ces cancers pourraient avoir des propriétés similaires aux cellules souches. Les cellules de la zone de transition gastrique ont des propriétés de cellules souches car elles sont capables de maintenir le tissu stratifié de l’estomac mais aussi de régénérer des cellules spécialisées d'une glande située au niveau de la zone de transition. Ceci a été montré en utilisant un modèle murin permettant de marquer les cellules de la zone de transition ainsi que leur devenir au cours du temps grâce à un système de traçage cellulaire. Le rôle de cette glande, dans le développement cancéreux n’a pas été démontré mais il a été suggéré qu’elle pourrait avoir des fonctions protectrices en réponse au stress acide. Une étude récente suggère que la proximité de la zone de transition avec l’environnement acide pourrait sensibiliser les cellules à la transformation cancéreuse. Cependant cette étude ne définit pas si les cellules situées à la zone de transition gastrique pourraient être à l'origine du développement tumoral. Ce projet vise à tester l'hypothèse que les cellules souches présentes dans la zone de transition gastrique sont des cellules initiatrices des tumeurs de type carcinome squameux sensibles à leur environnement local (acide), et à définir si la glande sous la zone de transition gastrique pourrait représenter une niche protectrice encore non identifiée pour les cellules souches.
Bénéfices attendus
En utilisant des approches in vitro et in vivo nous définirons si les cellules de la zone de transition gastrique sont susceptibles d’initier un changement cellulaire et moléculaire suite à des stress chroniques mimant un état pré-cancéreux. Nos données préliminaires suggèrent que les cellules souches de la zone de transition gastrique induisent une modification du tissu qui pourrait progresser vers un état pré-cancéreux en présence d’un environnement acide et par la modification des cellules spécialisées de la glande située sous la zone de transition gastrique. Nos analyses génomiques mettront en évidence de nouveaux facteurs impliqués dans la progression d’un état normal à pré-cancéreux. De plus, notre étude va permettre de mettre en évidence un potentiel nouveau rôle pour la glande localisée dans la niche de la zone de transition gastrique et définir le rôle des cellules spécialisées de cette glande dans la région gastrique. Comprendre le rôle des cellules qui constituent la niche des cellules souches dans un tissu est important. En effet, les cellules de cette niche peuvent influencer la régulation de l’équilibre entre les cellules souches et la niche et peut contribuer à la transformation du tissu.
Procédures
Une partie des animaux sera soumis à une procédure chirurgicale visant à transplanter des organoïdes (mini-organes) dans le rein. La procédure chirurgicale dure environ une heure en prenant en compte le temps nécessaire pour que l'analgésique soit effectif, le temps nécessaire pour anesthésier l'animal, la durée de la procédure (30 minutes au maximum) et le temps de réveil. Chaque animal sera soumis à la procédure une seule fois. Tous les animaux subiront une biopsie caudale en vue d’un génotypage (une seule fois par animal). Une partie des animaux recevra une injection d'un produit visant à induire la modification génétique d'intéret et une injection d’antalgique en cas de douleur. Une partie des animaux recevra un traitement sous forme de gavage.
Impact sur les animaux
Les animaux exprimant l'oncogène au niveau des zones de transition (animaux induits), sont connus pour présenter des papillomes au niveau buccal au bout de 1 mois d'induction. Les papillomes sont des proliférations excessives de couches épithéliales non malignes et non invasives. Nous avons démontré que l'ajout de nourriture gélifiée dans la cage permet aux animaux de continuer à se nourrir normalement, sans perte de poids. Les animaux induits présentent également une hyperplasie au niveau des zones de transition (notamment gastrique et anorectale). L'hypothèse que nous avançons est que l'administration d'eau acidifiée crée un stress au niveau de la zone de transition gastrique, et devrait faire évoluer l'hyperplasie vers une dysplasie de bas grade, voire un carcinome in situ. L’ingestion d’une eau acidifiée ne parait pas engendrer de douleurs selon nos données préliminaires. De plus, de l’eau acidifiée est utilisée en routine dans certaines animaleries pour prévenir le développement de maladies bactérienne. Une partie des animaux reçoit des injections (induction de la modification génétique et antalgique en cas de douleur). Une partie des animaux reçoit un traitement sous forme de gavage. Les animaux restants se verront implanter des organoïdes sous la capsule rénale. Tous les animaux subissent une biopsie caudale en vue d’un génotypage. La contention des animaux peut également engendrer un stress.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort afin d'effectuer les prélèvements d'organes nécessaires à nos analyses ou sans prélèvements s’ils ne possèdent pas le génotype d’intérêt.
Remplacement
Nous ne pouvons pas reproduire un stress physiologique in vitro et l’utilisation de ces souris est cruciale pour nos expériences afin de tester le rôle des cellules des zones de transition dans l’initiation tumorale. Néanmoins, nous prévoyons de mettre en culture des organoïdes à partir des tissus de ces souris afin d'étudier le microenvironnement et d’examiner au niveau de la cellule unique, si des populations spécialisées de cellules immunitaires sont directement liées à la susceptibilité tumorale, ce qui nous permettra de diminuer le nombre d'animaux utilisés.
Réduction
Nous réduirons au maximum le nombre d'animaux pour n'utiliser que le nombre nécessaire afin d'obtenir des résultats statistiquement fiables. Le stress créé pouvant être variable d’une souris à l’autre, nous devons avoir un minimum de souris pour pouvoir obtenir des résultats statistiquement significatifs.
Raffinement
Les animaux seront hébergés en groupe pour un enrichissement social et afin de respecter l'instinct grégaire de cette espèce. La nourriture et l'eau sont fournies ad libitum. Du matériel de nidification est mis à disposition des animaux. Les locaux d'hébergement sont séparés des locaux d'expérimentation. Les animaux destinés aux procédures expérimentales feront l’objet d’une phase d’acclimatation dans les locaux dédiés au suivi de l’expérimentation. Cette phase sera d’une semaine pour les animaux produits sur site. Les animaux utilisés présentent une modification génétique connue pour entrainer le développement de papillomes au niveau de la bouche, c’est pourquoi nous prévoyons de donner de la nourriture gélifiée dès l’apparition des papillomes.
Choix des espèces
Une certaine mutation génétique (l’activation d’un oncogène spécifique) est nécessaire dans les espèces animales et celle-ci est disponible chez la souris. De plus, les techniques d’induction de stress proposés chez la souris sont optimales pour obtenir des résultats qui pourront être extrapolés chez l’homme. Nous avons créé un modèle murin pour une meilleure compréhension du développement des cancers des zones de transition et pour le développement de meilleures méthodes de diagnostic et traitement des cancers épithéliaux dans le futur. Donc les informations obtenues avec nos modèles murins peuvent être extrapolées chez l’homme. Des animaux adultes (6-12 semaines) seront utilisés pour harmoniser l'influence de l'âge.
Rôle de la protéine PAM dans un modèle murin de choc septique
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
Une échographie cardiaque toutes les trente minutes, pendant quatre à seize heures d'anesthésie générale ininterrompue : 144 rats vont être utilisés, 72 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et 72 sous anesthésie sans réveil. Soixante-douze d'entre eux subissent une chirurgie destinée à provoquer une infection abdominale qui les fait basculer en choc septique après seize heures, avec baisse de la mobilité et des interactions sociales. Tous sont tués pour prélever cerveau, cœur, poumons, reins, foie, rate et peau, le projet cherchant à savoir si une protéine protège les vaisseaux sanguins, avec une étude humaine qui "pourrait être débutée dans les 5 ans". Le rat a été retenu parce que ses vaisseaux et son cœur sont plus gros que ceux de la souris, ce qui facilite la pose des cathéters et l'échographie.
Objectifs
En cas d’infection, certains patients présentent une inflammation excessive qui met en jeu leur pronostic vital. Quand les systèmes de régulation physiologique sont débordés, on dit que le patient est en choc septique. Il s’agit d’une infection sévère qui nécessite le transfert des patients en réanimation. C’est une pathologie grave avec une mortalité élevée. Le choc septique est marqué par une hypotension sévère liée à une dysfonction des vaisseaux sanguins qui deviennent trop dilatés et laissent fuir une partie du contenu des vaisseaux. Les patients présentent également une atteinte du cœur qui se contracte trop faiblement. Ces 2 processus entrainent une baisse majeure de l’apport de sang aux organes. Les organes ne reçoivent alors plus assez d’oxygène. Cela entraine un état de défaillance de l’ensemble des organes induisant le décès du patient. Les médicaments actuellement utilisés (antibiotiques, médicament pour augmenter la tension artérielle) ne jouent pas sur l’atteinte des vaisseaux sanguins. Notre équipe étudie le rôle d’une protéine qui joue un rôle dans le maintien de la stabilité des vaisseaux. L’objectif de ce projet est de savoir si cette protéine permet de diminuer l’atteinte des vaisseaux dans un modèle de choc septique chez le rat. Nous voulons déterminer si la supplémentation en cette protéine protègerait de l’inflammation, puis nous évaluerons si cette protéine peut servir comme traitement dans le choc septique.
Bénéfices attendus
Cette étude permettra de mieux définir le rôle de la protéine d’intérêt dans le choc septique et potentiellement être utilisée comme un nouveau médicament dans l’infection grave. Une étude chez l’Homme pourrait être débutée dans les 5 ans.
Procédures
144 animaux auront 1 chirurgies sous anesthésie générale. 72 une chirurgie pour provoquer une infection et 72 une chirurgie contrôle. 144 animaux auront la mise en place de 2 cathéters en regard du cou, réalisé sous anesthésie générale. 144 animaux auront des échographies cardiaques toutes les 30 minutes pendant la durée de l’étude (4 heures ou 16h), l’animal est laissé durant toute cette période sous anesthésie générale. 144 animaux auront des prélèvements sanguins répété, via l’un des cathéter mis dans le cou, les prélèvements sont réalisés sous anesthésie générale, sans nécessité de ponction spécifique. 144 animaux auront des prises de pressions artérielle, celle-ci est mesurée en continu via l’un des cathéters du cou, sous anesthésie générale.
Impact sur les animaux
L’injection intrapéritonéale, par une aiguille fine dans le ventre de l’animal (anesthésie et analgésie) entrainent une douleur légère. Par ailleurs, l’anesthésie générale provoque un état confusionnel durant environ 2h. La chirurgie réalisée pour entrainer l’infection est responsable, à court terme de douleur en regard de la cicatrice et à moyen terme d’une infection responsable d’une diminution de la mobilité et une diminution des interactions sociales. Pendant les 16 premières heures, l’animal présente des signes d’infections non sévère puis après 16 h, il rentre dans un état de choc septique avec une infection grave, avec notamment une diminution de la contraction du cœur.
Devenir
Pour l’ensemble des procédures, la mises à mort suivie est de prélèvements d’organes (cerveaux, cœur, poumons, reins, foie, rate, peau) necessaire pour des analyses ultérieures
Remplacement
L’infection et ses conséquences sont des phénomènes complexes résultants de l’interaction de différents types cellulaires soumis à de multiples interactions encore partiellement connues. L’approche in vitro ne permet pas de rendre compte de façon fiable de ces différentes interactions entre les organes. Le modèle utilisé sera celui le plus validé à l’heure actuelle pour l’étude du sepsis. Il permet d’étudier de façon optimale la réponse de l’organisme à l’infection.
Réduction
Les procédures d’exploration physiologiques permettent un suivi longitudinal, sur la durée, ce qui permet de diminuer le nombre d’animaux utilisé et augmente la puissance statistique. Le calcul du nombre d'animaux par groupe prend en compte la variabilité inter individuelle des animaux par rapport à la sévérité de l’infection et la dysfonction du cœur. Cette variabilité a été diminuée par la standardisation de la chirurgie entrainant l’infection via l’utilisation d’outil calibré permettant une chirurgie reproductible. Cela diminue le nombre d’animaux qui ne sont pas inclus dans l’étude, car il ne présente pas de signe d’infection. En post mortem, l’ensemble des organes sont prélevé et pourront être utilisé pour des recherches futur
Raffinement
45 minutes avant la chirurgie, L’animal est traité par un analgésique puissant. L‘ensemble des manipulations invasives sont réalisées sous anesthésie générale. L’analgésie est balancée avec l’utilisation d’anesthésique local en fin de procédure. Durant l’anesthésie, les animaux sont placés sur une table chauffante. En post-opératoire, les animaux sont réchauffés et réhydratés. Après leur réveil, les animaux sont replacés en cage individuelle, avec accès libre à l’eau et à la nourriture. La douleur est surveillée et si besoin l’analgésie sera renforcée. Des points limite seront surveillé, notamment durant le monitorage de l’animal, si la pression artérielle est trop basse, l’animal sera euthanasié avant d’atteindre une phase agonique. Cela permettra notamment de récupérer les organes de l’animal et ainsi pouvoir exploiter les résultats, nous diminuons ainsi le nombre d’animaux utilisé Des points limites ont été établis
Choix des espèces
L’étude de la pression artérielle et de la fonction cardiaque est plus aisée chez le rat que la souris. La mise en place des cathéters artériels et veineux est plus facile (taille des vaisseaux supérieur) chez le rat et l’échographie cardiaque est plus facile (taille du cœur supérieur). Nous utiliserons une souche de rat non consanguine permettant de plus facilement généraliser les résultats. Des rats mâles de 10-12 semaines, pesant entre 300 à 500g seront utilisés. Le stade de développement des animaux correspond à de jeunes adultes afin de mimer au mieux les conditions de pathologies chez l'Humain
Implication de l’aldostérone sur le syndrome cardiorénal chez le rat
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
720 rats vont être utilisés, 120 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et 600 un niveau modéré, chacun pouvant passer par l'ablation d'un rein en deux opérations espacées de dix jours, dix semaines de régime provoquant une insuffisance rénale ou un diabète, une échocardiographie, vingt-quatre heures seul en cage à métabolisme, cinq séances de mesure de pression artérielle et le port d'un gilet d'électrocardiogramme. Tous sont tués en fin de procédure pour les analyses de sang et d'organes. Le porteur décrit une perte de poids et d'appétit, une diurèse augmentée, des douleurs et des risques d'infection après la chirurgie, et de rares détresses cardiorespiratoires sous anesthésie. Il annonce que ce nombre de 720 rats "permet de s'assurer de la faisabilité du projet" sans donner de calcul de puissance, et prévoit d'arrêter l'étude si les premières expériences ne confortent pas son hypothèse.
Objectifs
Les comorbidités cardiovasculaires de l’insuffisance rénale chronique (IRC), ce qu’on appelle le syndrome cardiorénal, sont dramatiques et impactent la survie des patients. La prévalence de l’insuffisance rénale chronique en Europe est près de dix pour cent. Il est important de comprendre les mécanismes sous-jacents des interactions entre rein et coeur, mais également d’identifier des thérapeutiques permettant de limiter ces comorbidités. Les données recueillies chez l’Homme et l’animal montrent que l’aldostérone joue un rôle critique dans le remodelage rénal et cardiaque via l’inflammation et la fibrose. La modulation de l’inflammation dans les organes affectés (rein, coeur) peut également jouer un rôle critique dans le maintien au long cours du remodelage rénal et cardiaque. Les objectifs du projet sont d'étudier de nouvelles cibles thérapeutiques du syndrome cardiorenal, en particulier le role de l'aldostérone. Notre hypothèse est que la modulation de la signalisation de cette hormone aura un effet benefique sur le syndrome cardiorenal en cas d'insuffisance rénale chronique.
Bénéfices attendus
L’insuffisance rénale chronique (IRC) dont la prévalence est d’environ 10 pourcent en europe, selon les pays, a des conséquences cardiovasculaires majeures avec une morbidité et mortalité importantes. Ce lien rein-coeur est appelé syndrome cardiorénal. Le but du projet est de comprendre les conditions et mécanismes par lesquels l'aldostérone et son récepteur, sont impliqués dans le syndrome cardiorénal. Pour cela, l’efficacité d’un antagoniste pharmacologique de l'aldosterone synthase sera étudié lors d'une insuffisance rénale chronique induite par deux méthodes differentes, en particulier les effets sur l'inflammation et la fibrose tissulaire au plan rénal et cardiovasculaire. Ces résultats permettront de proposer des alternatives thérapeutiques aux patients souffrant de syndrome cardiorénal.
Procédures
Les animaux sous soumis à diverses interventions. Pour induire une insuffisance rénale chronique, l’ablation d’un rein est réalisée par chirurgie sous anesthésie et avec une prise en charge analgésique avant, pendant et après l’opération (20 min, 2 fois à 10 jours d’intervalle) ou les animaux sont mis sous régime alimentaire spécial avec administration d’un régime induisant une insuffisance rénale ou un diabète (animal vigil, en continu sur 10 semaines maximum). L'induction du diabète nécessitera une injection intrapéritonéale (1 fois, 1 minute) et un suivi mensuel de la glycémie par un prélèvement sanguin de faible volume (3 foix maximum, 1 minute). L'exploration de la maladie cardiaque comporte une échocardiographie sous anesthésie gazeuse (15 min, 1 fois). Pour recueil des urines (une fois pendant 24h) un hébergement individuel temporaire est nécessaire (animal vigile). La mesure de la pression artérielle est réalisée cinq fois sur 5 jours consécutif pendant 15 min (animal vigile). Un électrocardiogramme non invasif par un système de télémétrie par gilet (une fois, durée 15 min) est réalisé (animal vigile). Des prélèvements sanguins sont effectués une fois après 1 mois d'insuffisance rénale chronique (1 minute) chez l’animal vigile. L’euthanasie est réalisée en fin de période expérimentale après analgésie et anesthésie.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables notoires seront 1) la baisse de la thermorégulation et dans de rares cas une détresse cardiorespiratoire à l’anesthésie (chirurgie rénale, échocardiographie) 2) la douleur et les risques d’infection suite à l’intervention chirurgicale, 3) les conséquences de la maladie rénale chronique (perte de poids, perte d’appétit, diurèse augmentée), 4) le régime alimentaire spécial incluant le traitement pharmacologique avec l’eplerenone peut entrainer une perte de poids et modifier la mobilité et le comportement des animaux, 5) l’hébergement individuel temporaire dans les cages à métabolisme pourra engendrer un stress 6) le stress lié à la manipulation et la contention durant la prise de pression artérielle ou l’installation des gilets pour l’électrocardiograme 7) le stress et la douleur légère de courte durée au site de prélèvement de sang avec un risque minime d'hémorragie.
Devenir
Les animaux seront euthanasiés en fin de procédure car des analyses biochimiques sanguines (composition, molécules pro-inflammatoires) ainsi que des analyses sur organes prélevés sont obligatoires pour mener à bien ce projet.
Remplacement
Cette recherche est de type fondamentale. Nous avons besoin de réaliser des expériences in vivo chez le rat afin de pouvoir confirmer nos données obtenues in vitro. Cette étude ne peut être conduite qu'in vivo car il n’y a pas de modèles alternatifs pour l’étude intégrée et multi-organes de l’activation du récepteur minéralocorticoïde par l aldosterone et de la signalisation sous-jacente dans le syndrome cardiorénal. Il n’est pas possible de recréer in vitro la complexité d’un organisme entier avec tous les acteurs cellulaires rentrant en jeu.
Réduction
Le nombre total d’animaux utilisés sera de 720 rats. Ce nombre permet de s'assurer de la faisabilité du projet tout en mettant en évidence des différences statistiques entre les résultats de nos différents groupes. Nous chercherons à regrouper les expérimentations dans le but de réduire le nombre d’animaux contrôles. L’étude sera arrêtée si les expériences initiales ne confortent pas l’hypothèse de travail.
Raffinement
Dans la réalisation de ce projet, l’ensemble des procédures a été mis au point afin de permettre une interprétation fiable dans le respect du bien-être animal, en limitant la douleur et le stress (anesthésie, analgésie, etc.). Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation avec un cycle jour nuit automatique : les animaux sont hébergés avec leurs congénères en portoirs ventilés avec un système d’abreuvement automatique et un accès à volonté à la nourriture et l’eau. Le milieu est enrichi avec un des enrichissements ci-après : carré de lanière kraft et batonnet en bois. Les conditions de températures et d’hygrométrie sont contrôlées et monitorées. Les animaux sont vérifiés quotidiennement. Nous nous efforçons à chaque instant de raffiner nos procédures afin de garantir le bien-être des animaux en cours de procédure grâce à une surveillance attentive, des soins adaptés. Lors des anesthésies, la température interne est suivie, les animaux sont placés sur un tapis chauffant pour limiter l’hypothermie, et une attention particulière est portée pour la période de réveil pour s’assurer de la bonne récupération des animaux. La douleur post-opératoire sera prise en charge par une analgésie et des croquettes hydratées seront déposées au fond de la cage pour faciliter l’alimentation. La prise alimentaire ainsi que le poids seront contrôlées pendant les traitements, incluant l’administration d’eplerenone, et les analyses métaboliques, avec une pesée hebdomadaire. L’hébergement individuel temporaire dure 24h pour le prélèvement d’urines et fèces. Une période d’habituation est mise en oeuvre et les animaux sont placés le jour (pendant 3 jours) dans la cage métabolique, et retournent la nuit dans leur cage. Enfin, certaines analyses cardiovasculaires seront réalisées sous anesthésie, d’autres après habituation, afin de réduire le stress des animaux. Des points limites suffisamment précoces ont été définis.
Choix des espèces
L'espèce rat a été choisie car c'est un modèle établi pour le développement de maladies cardiovasculaires et rénales. De plus nous disposons d'un modèle de rats génétiquement modifiés permettant d'exprimer l'aldostérone synthase humaine à la place de l'aldostérone synthase endogène de rat et tester ainsi les nouveaux inhibiteurs de l'aldostérone synthase qui ne sont actifs que sur l'aldostérone synthase de primates. Les animaux males et femelles sont utilisés à l’âge adulte (7 semaines) afin de disposer d’un organisme avec un processus de développement terminé.
Implication du noyau arqué et de ses afférences hépatiques dans les troubles comportementaux, métaboliques et circadiens induit par la consommation de nourriture hypercalorique chez la souris
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
- Système nerveux
Une partie des souris subit une chirurgie stéréotaxique du cerveau d'une heure, l'implantation d'une fibre optique, une injection dans un ganglion nerveux et une laparotomie, actes étalés sur quinze jours. 2 832 souris vont être utilisées, 1 040 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et 1 792 un niveau modéré, toutes tuées à l'issue. Le porteur ne décrit pourtant que des atteintes modérées ou légères, douleur postopératoire, inflammation transitoire, stress lié à cinq jours d'isolement et à douze heures de jeûne, et il présente le surpoids provoqué par le régime hypercalorique comme "l'objet même du modèle expérimental". Les tests comportementaux d'anxiété et de dépression ne sont pas nommés, et le devenir des animaux tient en quatre mots, "Mise à mort pour prélèvement".
Objectifs
Une alimentation trop riche en graisses et sucres peut entraîner l’obésité, perturber les cycles journaliers d’activité et d’alimentation, et provoquer des troubles comme l’anxiété ou la dépression. Ces effets sont liés à une zone du cerveau, l’arc hypothalamique (ARC), qui connecte l’horloge biologique, les organes digestifs (comme le foie) et les régions gérant les émotions. Ce projet étudie comment un régime déséquilibré perturbe ces connexions, en se concentrant sur l’impact des interactions entre l’ARC et le foie sur le métabolisme, les rythmes biologiques et l’humeur.
Bénéfices attendus
L’étude longitudinale de l’implication fonctionnelle de ARC et de ses afférences hépatiques fait suite à notre étude neuroanatomique. Elle analysera le rôle de ARC et de sa connexion avec le foie dans le développement des troubles métaboliques et comportements associés à la consommation d’une nourriture hypercalorique et apportera des connaissances essentielles pour mieux comprendre les désordres alimentaires pouvant être à l’origine de maladie métaboliques telles que le diabète et l’obésité, et potentiellement permettre d’améliorer la prévention et le traitement de ces physiopathologies.
Procédures
Une partie des animaux sera soumise à des procédures chirurgicales sous anesthésie générale (chirurgie stéréotaxique 1h, implantation de fibre optique 15 minutes, injection intra-ganglionnare 30 minutes, laparotomie 15 minutes). L’injection intra-ganglionnaire a lieu 2 semaines avant la chirurgie stéréotaxique, l’implantation de fibre optique et la laparotomie qui ont lieu en même temps. La totalité des animaux sera nourrie avec un régime hypercalorique pendant 2 semaines. Des tests comportementaux afin d'évaluer les comportements anxieux et dépressifs ainsi que l'appétance des animaux pour une nourriture grasse en fontion de leur régime habituel seront réalisés. Des prélèvements de queue sur animal vigil seront réalisés pour géntoyper les animaux transgéniques. Des prélèvements sanguins à la queue sur animal vigil seront réalisés sur une journée afin de suivre le rythme journalier de certaines hormones en lien avec la thématique comme la corticostérone, la ghréline et la leptine.
Impact sur les animaux
Le régime hypercalorique devrait entraîner un surpoids progressif des souris et un stress modéré, ce qui est l’objet même du modèle expérimental. Les différentes chirurgies peuvent induire de la douleur postopératoire modérée, un inconfort et/ou une inflammation locale transitoire au niveau des sutures. L’isolement social de 5 jours ainsi que le jeûn de 12 heures peuvent créer un stress modéré aux animaux. Les prélèvements sanguins à la queue peuvent induire une douleur transitoire aiguë et/ou une inflammation locale. Le génotypage des souris nécessite une biopsie de la queue et peut ainsi induire une douleur légère de courte durée.
Devenir
Mise à mort pour prélèvement.
Remplacement
La régulation des cycles journaliers de la prise alimentaire et du métabolisme impliquant un grand nombre d’organes différents (cerveau, foie mais aussi pancréas, surrénales, muscles), l’investigation des interactions entre horloges circadiennes, nutrition et troubles de l’humeur nécessite donc l’utilisation de modèles animaux. Ainsi est-il impossible de réaliser ces études sur des organoïdes ou des cultures cellulaires in vitro.
Réduction
Les expériences seront réalisées avec la volonté de réduire au minimum le nombre d’animaux, tout en obtenant le maximum d’informations scientifiques pour chaque animal. Au regard des données de la littérature, de notre expérience et de la variabilité phénotypique individuelle, nous avons réalisé une analyse statistique de puissance (power analysis) qui a déterminé que les données comportementales sont statistiquement exploitables et publiables avec des cohortes de 40 souris par sexe. L’approche chirurgicale de certaines procédures nécessite l’injection de 3 virus dans 3 loci différents, augmentant la probabilité d’une déficience d’un des virus ou du mauvais emplacement de l’un d’eux, ce qui a été pris en compte dans le calcul du nombre total d’animaux nécessaires à l’obtention d’une puissance statistique adaptée (taux de réussite estimé entre 50 et 75%). Les mêmes animaux seront utilisés pour pratiquer les différentes chirurgies (injections stéréotaxiques, injection dans le ganglion noueux jugulaire et brushing du foie). La combinaison de procédures comportementales avec des procédures de prélèvements sanguins et de tissus permettra de ne générer qu’une cohorte de souris par sexe pour répondre à plusieurs questions scientifiques. De plus, l’ensemble des procédures a été conçu de manière à ce que les animaux soient leurs propres contrôles : cette approche longitudinale depuis le premier jour de régime jusqu’à 3 mois après la mise en place du régime permet de réduire considérablement le nombre de souris nécessaire à ces expériences. Enfin, les animaux utilisés pour le test d’interaction sociale ainsi que pour la mise en place des tests de préférence alimentaire seront les animaux issus de la reproduction de notre lignée qui ne porteront pas le gène d’intérêt. Une souris interactrice sociale peut être interagir avec 3 souris test différentes.
Raffinement
Tout au long des expériences, les animaux isolés ou non sont hébergés dans un milieu enrichi (matériel de nidification, bâton de bois et tunnel) et observés quotidiennement par l’expérimentateur ou une personne compétente de façon à optimiser leur confort et limiter une quelconque souffrance. Les souris sont habituées à l’expérimentateur et à l’expérimentation afin de limiter leur angoisse et le stress. Pour chaque procédure, des points limites adaptés ont été définis. Pour les procédures impliquant l’utilisation de plusieurs tests comportementaux la même semaine, un minimum de 24 heures de délai sera laissé aux animaux entre deux tests. Pour le suivi du bien-être animal à la suite des prélèvements sanguins, une grille de score évaluant essentiellement l’état général de l’animal, son poids et sa réactivité à la manipulation, seront utilisées. Elle permettra d’objectiver des points limites définis selon les directives éthiques indiquées par l’association internationale pour l’étude de la douleur. La vétérinaire désignée pourra être sollicitée pour émettre un diagnostic et mettre en place les mesures correctives adaptées si nécessaire de façon à limiter la souffrance animale. Les chirurgies sont réalisées sous anesthésie générale et analgésie pendant et après la chirurgie. Après chaque chirurgie, l’état de santé des animaux sera évalué à l‘aide d’une grille de score spécifique à la procédure chirurgicale, ciblant notamment les risques d’inflammation au niveau de la zone opérée et la reprise de poids de l’animal. Les animaux destinés au bilan hormonal seront issus de la reproduction de nos souches de souris transgéniques (souris ne portant pas le gène d’intérêt). Enfin, il est prévu qu’une partie des implants pour réaliser les expériences d’optogénétique soient sans fil c'est-à-dire sans aucune restriction de mouvement de l’animal. Si de nouvelles approches moins stressantes ou douloureuses pour l’animal venaient à être mises au point après le début de ce projet, elles pourraient être intégrées dans nos procédures.
Choix des espèces
La souris est devenue un modèle classique en nutrition et en chronobiologie. C’est aussi un modèle incontournable dans l’utilisation des nouveaux outils technologiques permettant entre autres l’enregistrement en temps réel et la manipulation des réseaux neuronaux, qui sont des techniques utilisées dans un certain nombre de procédures. Une partie du projet implique de cibler spécifiquement les neurones de ARC activés par une nourriture hypercalorique (ARCRH+), nous utiliserons donc des souris transgéniques Fos-Cre-Rosa et Fostm2.1(icre/ERT2)Luo/J. Ces souris transgéniques permettent l’expression de la protéine Cre couplée à la protéine fluorescente Rosa ou seule sous contrôle du promoteur du gène fos après induction de sa transcription par injection de tamoxifène, agoniste du récepteur ERT2. Cette construction unique n’existe pour le moment que chez la souris de fond génétique C57BL/6J, qui est donc la souche que nous avons sélectionnée pour l’ensemble des procédures L’étude des comportements alimentaires décrits dans ce projet nécessitant des systèmes neurobiologiques matures, des animaux adultes et jeunes adultes seront utilisés (début des procédures à 6 ou 8 semaines).