Procédures sévères
Mise en place et caractérisation d’un biomarqueur d’imagerie d’ischémie-reperfusion cérébrale et IDENTIFICATION DES CIRCUITS CÉRÉBRAUX DE LA NOCICEPTION POST-AVC chez le Primate Non-Humain (PNH) EU (1/2)
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
12 macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, chacun passant quatre mois et demi à apprendre une tâche alimentaire sous accès à l'eau restreint. Vient ensuite l'occlusion de l'artère cérébrale moyenne, qui détruit une zone du cerveau et leur fait perdre leurs capacités motrices et cognitives, avec un isolement de quelques jours le temps qu'ils récupèrent. Le porteur ajoute par amendement des stimulations thermiques douloureuses et des jets d'air pour repérer les circuits de la douleur chronique après un AVC, tous les animaux étant tués ensuite pour analyse du tissu cérébral. L'effectif passe de huit à douze parce qu'il anticipe 18 % de mortalité liée à la procédure et prévoit donc des animaux de remplacement.
Objectifs
L’accident vasculaire cérébral (AVC) est un déficit neurologique soudain causé par un caillot ou une hémorragie cérébrale. Le traitement le plus récent de l'AVC ischémique est la thrombectomie, visant à retirer l’occlusion par une intervention endovasculaire pour restaurer l'apport sanguin cérébral. L’étendue de la pénombre ischémique, la zone cérébrale affectée par l’infarctus, est un facteur déterminant de l'issue de l'AVC. Sauver la pénombre est crucial pour limiter les séquelles graves. Notre projet a pour objectif de valider la sécurité de la procédure HDT15°, qui consiste à incliner de 15° le corps et la tête du sujet pendant l’occlusion, pour augmenter l’apport sanguin vers la pénombre par les vaisseaux collatéraux. Cette approche, déjà validée chez le rongeur, doit être testée chez le primate avant un essai clinique. HDT15° pourrait réduire les risques de décès ou de handicaps graves. La mesure du métabolisme de l'oxygène cérébral (CMRO2) reflète l’état de la pénombre ischémique et peut servir de biomarqueur pour évaluer l'atteinte cérébrale et prédire la récupération post-AVC. Ce projet vise à valider l’utilisation de CMRO2 mesuré par IRM dans la phase aiguë de l'AVC, et à évaluer sa valeur prédictive pour la récupération. Des analyses corrélatives seront menées entre les déficits moteurs observés chez l'animal (par exemple, une tâche de prise alimentaire nécessitant dextérité) et les marqueurs d’activité cérébrale dans les zones corticales et sous-corticales afin de corréler l’intensité des déficits et la vitesse de récupération. CE MODÈLE ANIMAL UNIQUE A DÉJÀ ÉTÉ VALIDÉ POUR ÉTUDIER L’IMPACT DE L’AVC SUR LA RÉCUPÉRATION FONCTIONNELLE, QUI S’ACCOMPAGNE SOUVENT DE DOULEUR CHRONIQUE (20 % DES CAS CHEZ L’HOMME). C'EST POURQUOI NOUS DEMANDONS UN AMENDEMENT À NOTRE PROTOCOLE POUR AJOUTER UNE PROCÉDURE SUPPLÉMENTAIRE POUR ÉVALUER CE RISQUE. EN OUTRE, LA DÉCOUVERTE DE LIENS ENTRE L’ACTIVITÉ CÉRÉBRALE OBSERVÉE À LA SURFACE DU CORTEX VIA EEG ET LES MODIFICATIONS DE L’ACTIVITÉ SOUS-CORTICALE LIÉES À LA NOCICEPTION (MESURÉES PAR IRM FONCTIONNELLE ET IMAGERIE TEP) OFFRE DES INFORMATIONS PRÉCIEUSES SUR L’EFFET DES AGENTS PHARMACOLOGIQUES, COMME LE FENTANYL, QUI PEUVENT INDUIRE DES EFFETS ANALGÉSIQUES MAIS AUSSI INDÉSIRABLES. CETTE APPROCHE EXPÉRIMENTALE PERMETTRA D'ÉTUDIER DES MOLÉCULES DE REMPLACEMENT POTENTIELLES POUR TRAITER LA DOULEUR CHRONIQUE POST-AVC. CE PROJET SE DÉROULE DANS DEUX EU DIFFÉRENTS, L'UE1 POUR LE COMPORTEMENT ET L’UE2 POUR L’IMAGERIE.
Bénéfices attendus
Ce projet est conçu pour répondre à des questions en lien avec des problématiques cliniques, mais aussi pour enrichir nos connaissances fondamentales concernant le fonctionnement cérébral et l’importance de la reperfusion dans la compensation et la récupération post-AVC. Ainsi, notre projet va permettre de recueillir des informations inédites concernant la procédure de l’HDT15°, un traitement non pharmacologique de première intention pour améliorer la récupération de nombreux patients atteints d’AVC. Une meilleure compréhension des mécanismes de compensation grâce à une imagerie par CMRO2 (consommation de l’oxygène) ouvrira certainement une meilleure prise en charge thérapeutique de ces patients, avec une approche de plus en plus individualisée. En combinant différents types d’imagerie, nous allons avoir l’opportunité de caractériser les marqueurs d’inflammation et de comprendre comment ces zones lésées peuvent compenser à travers l’utilisation d’autres circuits cérébraux. Cette compensation ayant lieu dans d’autres pathologies comme le coma, nos résultats seront donc également d’intérêt plus général. Afin d'être largement disponible pour une utilisation clinique dans les maladies cérébro-vasculaires, LES BIOMARQUEURS D’IMAGERIE CÉRÉBRALE QUI PERMETTENT DE PRÉDIRE LA RÉCUPERATION FONCTIONNELLE POST-AVC SERONT INTÉGRÉS DANS LES LOGICIELS PRODUITS PAR OLEA SPHÈRE ET AINSI OPTIMISERAIT L’AIDE AU DIAGNOSTIC EN SOINS INTENSIFS. L’AJOUT DE LA DEUXIÈME PROCÉDURE AVEC L’UTILISATION DE L’EEG POUR DÉTERMINER A LA SURFACE DU CRANE DES MODIFICATIONS DES CIRCUITS DE LA NOCICEPTION QUI PEUVENT ENTRAINER DES DOULEURS CHRONIQUES EST UN BÉNÉFICE MAJEUR APPORTÉ PAR L’AMENDEMENT QUE NOUS AVONS FAIT A CE PROJET. EN EFFET, LA DÉCOUVERTE DE LIENS CORRÉLATIFS ENTRE LES SIGNAUX EEG ET DES ANOMALIES D’ACTIVITÉS DES CIRCUITS DE LA NOCICEPTION PERMETTRA DE MIEUX ÉVALUER ET TRAITER CE SYMPTOME DES DOULEURS CHRONIQUES SURVENANT A DISTANCE DE L’AVC ET QUI CAUSE DES PROBLÈMES IMPORTANTS DE PRISES EN CHARGES DES PATIENTS AUSSI BIEN EN CLINIQUE HUMAINE QUE VÉTÉRINAIRE. NOUS POURRONS AINSI DÉTERMINER L’IMPACT D’AGENTS PHARMACOLOGIQUES POUVANT INDUIRE DES EFFETS ANALGÉSIQUES, COMME LE FENTANYL OU D’AUTRES MOLÉCULES EN DÉVELOPPEMENT.
Procédures
Une légère anesthésie sera réalisée pour poser le collier des animaux (sur le site EU1 : 1 heure). L’apprentissage et la réalisation de la tache alimentaire se fera sous un contrôle hydrique (SITE EU1: 4 mois et 15 jours). En fonction des performances de l'animal et de son apport hydrique venant des aliments obtenus dans la tâche, la quantité d'eau dans la bouteille sera ajustée pour donner un apport hydrique constant. Un apport nutritionnel complémentaire, composée de croquettes primates et légumes, sera dispensé dans la cage après chaque séance et sera pris en compte dans l’apport hydrique quotidien. Les jours de repos (week-end), les animaux auront un accès libre jusqu’au dimanche, ou l’apport hydrique de référence pour chaque animal sera repris. De plus, les animaux seront exposés à des stimuli nociceptifs (stimulation thermique) et somesthésiques (air puff). Les imageries multimodales TEP-IRMf-EEG seront réalisées (SITE EU2: 1/2 journée). Des imageries seront réalisées pour évaluer les lésions cérébrales et évaluer la valeur prédictive du CMRO2 ou de l’intensité du phénomène d’inflammation mesuré par IRM de diffusion ou imagerie TEP (SITE EU2: 1/2 journée par imagerie). Des prélèvements de sang seront effectués sur tous les animaux, lors des étapes d’imagerie sous anesthésie. Ces prélèvements de sang seront plus nombreux lors de l’étape d’occlusion-reperfusion (SITE EU2). Finalement un dernier prélèvement sanguin sera effectué avant l'euthanasie scientifique de l’animal (SITE EU1). A la fin du protocole, les animaux seront euthanasiés par injection intraveineuse létale d’un agent euthanasiant vétérinaire suite à une sédation a la kétamine (SITE EU1).
Impact sur les animaux
La partie habituation/entraînement du projet peut induire un léger stress à l’animal au tout début de cette étape mais ne constitue pas une source potentielle de nuisances importantes. La partie du projet impliquant une intervention d’occlusion/reperfusion (étape 4) constitue une source potentielle de nuisances importantes. En effet l’occlusion de l’artère cérébrale moyenne, va provoquer des lésions cérébrales dans une zone localisée du cerveau. Ces lésions impliquent une perte des capacités motrices et cognitives de l’animal en post-opératoire, qui implique un isolement et un confinement de l’animal durant quelques jours, jusqu’à la récupération quasi-totale de sa motricité. CETTE CHIRURGIE SERA EFFECTUÉE LE MATIN AFIN DE POUVOIR SUIVRE L’ÉTAT DE REVEIL DE L’ANIMAL. SON ETAT SERA SURVEILLE TOUS LES JOURS AINSI QUE LES WEEK-ENDS ET EVALUE VIA DES GRILLES DE SCORE PAR L’EXPÉRIMENTATEUR. Une étude précédente utilisant ce même modèle d’AVC chez le macaque (Debatisse et al. 2021) a montré que la phase aigüe de l’AVC est la plus critique en termes d’effets indésirables sur les animaux (18% de risque de mortalité estimé). Une surveillance accrue des animaux sera donc réalisée lors de cette phase. Cette approche peut aussi induire des micro-accidents vasculaires par augmentation de la pression sanguine et de la rupture des vaisseaux cérébraux. C’est pour mesurer les risques de produire des effets indésirables, découlant de ces potentiels accidents vasculaires induit par l’approche thérapeutique testée qu’il est essentiel de valider cette approche thérapeutique de reperfusion. C’EST AUSSI POUR CELA QUE NOUS AVONS FAIT UN AMENDEMENT À CE PROTOCOLE POUR ÉVALUER PAR IMAGERIE TEP-IRM-EEG, L’EXISTENCE D’UNE POTENTIELLE DOULEUR CHRONIQUE DÉCOULANT DE L’AVC Les parties de l’étude intégrant la phase d’entraînement et les examens d’imagerie sont considérés légères et modérés tandis que l’intervention d’occlusion/reperfusion qui présente des risques de déficits lésionnels étant classée en procédure plutôt sévère, nous estimons que la sévérité totale du projet demeure sévère pour tous les animaux. AUSSI, LES ANIMAUX PEUVENT DÉVELOPPER DES DOULEURS SUITE A L’INTERVENTION CHIRURGICALE VISANT A INDUIRE UN AVC. EN REVANCHE, LES STIMULI NOCICEPTIFS (STIMULATION THERMIQUE) INDUITS AUX ANIMAUX NE PEUVENT PAS INDUIRE DE FORTE DOULEUR NI DE BRULURE CAR LES TEMPERATURES NE DÉPASSERONT PAS 49°C.
Devenir
LES 6 PREMIERS ANIMAUX SERONT EUTHANASIES A J+45 POST-OCCLUSION TANDIS QUE LES 4 A 6 AUTRES ANIMAUX SERONT EUTHANASIES APRES AVOIR SUIVIS LES IMAGERIES TEP-IRM-EEG. L'EUTHANASIE DE TOUS LES ANIMAUX EN FIN DE PROTOCOLE EST ESSENTIELLE POUR VALIDER, AU NIVEAU CELLULAIRE, LES MÉCANISMES DES OUTILS D'IMAGERIE DÉVELOPPÉS DANS CE PROJET. Seulement des approches histologiques au niveau cellulaire, sur du tissu cérébral post-mortem, peuvent nous permettre de valider ces outils IRM de la CMRO2 ainsi que des processus inflammatoires et dégénératifs observés et mesurés.
Remplacement
L’utilisation d’animaux vivants est nécessaire pour valider l’efficacité et l’innocuité d’un nouveau traitement de l’AVC ischémique. En effet, les alternatives non animales (in silico, in vitro ou ex vivo) ne permettent pas d’étudier la sécurité de l'angulation de la tête et du corps à 15° lors de l'occlusion, les interactions entre les déficits moteurs observés et les marqueurs cérébraux associés à l’intensité des déficits ou de la vitesse de récupération. Avant de tester cette procédure chez l’Homme, il est donc nécessaire de l’évaluer avec un modèle animal pertinent. Il est donc judicieux d’utiliser un modèle animal qui mime les mécanismes neurobiologiques et comportementaux observables chez l’Homme dans le cadre de l’AVC ischémique. L’utilisation du modèle primate non-humain apparait donc essentiel pour la réalisation de cette étude préclinique, combinant des approches d’imagerie TEP/IRM avec des analyses comportementales. Ce modèle d’étude préclinique est le plus proche de l’humain. Ainsi, les informations obtenues sur le PNH seront plus facilement transposables et applicable à l’humain qui subit une perte de fonction similaire découlant d’un AVC. Enfin, le macaque cynomolgus est l’espèce primate la plus souvent utilisée en recherche biomédicale.
Réduction
Le nombre d’animaux minimum permettant d’atteindre une significativité et reproductibilité des observations mesurées grâce à un calcul de puissance est de 8 animaux. Au total, nous prévoyons 12 animaux dans le protocole. Ce nombre a été choisi sur la base du nombre minimum standard d’animaux pour réaliser des corrélations (n=8) chez le primate non-humain, et sur la possibilité d’avoir à remplacer des animaux en cours de protocole (n=2 à 4). En effet, en nous basant sur la précédente étude ayant utilisée ce modèle PNH d’AVC par occlusion de l’artère cérébrale moyenne, nous estimons à 18% le taux possible de mortalité suite à la procédure d’AVC. Si le nombre d’animaux atteignant un point limite s’avérait inférieur à notre prévision, dû probablement à l’effet bénéfique de l'angulation de la tête et du corps de 15° sur la reperfusion cérébrale, nous limiterons le nombre total d’animaux au nombre nous donnant une puissance statistique suffisante. Si nous réussissons à mener nos 8 premiers animaux à pouvoir faire toutes les étapes du protocole et que nous obtenons une puissance statistique suffisante, nous nous gardons la possibilité de réduire le nombre prévu de 12 à 8 animaux.
Raffinement
Notre méthodologie expérimentale a été planifiée afin de minimiser l’impact de notre étude sur la santé et le bien-être des animaux. Par exemple, l’imagerie constitue une approche non-invasive qui va nous permettre d’étudier l’ischémie-reperfusion cérébrale dans le cerveau entier des animaux sans engendrer d’effets délétères, chaque sujet étant son propre contrôle. De plus, le fait que nos deux principales mesures d’imageries, l’IRM de la CMRO2 et la TEP, seront réalisées simultanément grâce à la caméra hybride, nous pourrons limiter le nombre d’examens par animaux dans cette étude. Dès leur arrivée et tout au long de l’étude, en dehors des sessions comportementales qui seront réduites le plus possible, les animaux seront hébergés en groupes sociaux (4 ou 2), lorsque possible. Pour maximiser les effets bénéfiques de l’environnement, même durant les périodes post-AVC, les animaux seront toujours maintenus en hébergement par paire, pour limiter les effets délétères de l’isolement. Les animaux disposeront d’une quantité d’eau de boisson contrôlée et d’une quantité quotidienne d’aliment adaptée à leur poids.
Choix des espèces
L’organisation du système nerveux central est très différente selon les espèces, aussi bien au niveau macroscopique (taille des différentes structures) qu’au niveau moléculaire. Ce projet sera donc réalisé chez le macaque cynomolgus, du fait de sa proximité phylogénétique avec l’Homme et en particulier en raison des similitudes du cerveau et des comportements entre ces deux espèces. Les animaux utilisés seront adolescents car ce sont des animaux qui n’ont jamais été utilisés dans d’autres études.
Recherche de nouvelles approches thérapeutiques pour la maladie de Parkinson à l’aide de modèles murins
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
5904 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère. Une partie subit une chirurgie du cerveau de trente minutes pour l'injection d'une toxine qui détruit les neurones dopaminergiques, une autre partie en subit deux, espacées d'au moins une semaine. Le porteur reconnaît que les animaux ainsi lésés auront du mal à récupérer, avec des difficultés à manger et à boire et une perte de poids dans les jours suivant l'opération. L'effectif repose sur des groupes de six animaux, sans que le nombre de groupes soit indiqué, et inclut par avance une troisième répétition des expériences au cas où les deux premières ne concorderaient pas.
Objectifs
La maladie de Parkinson est une maladie neurologique chronique due à la mort de cellules cérébrales spécifiques. En France les nombre de patients estimé à 200.000, étant la deuxième maladie neurodégénérative plus fréquente, qui entraine d’importants handicaps moteurs, psychologiques et sociaux. Les traitements restent encore symptomatiques et présentent des limites. L’objectif de ce projet est de mieux comprendre les mécanismes sous-tendant la maladie de Parkinson et d’étudier de nouvelles approches thérapeutiques, grâce à l’utilisation d’une nouvelle technologie utilisant des nanoparticules qui auront la capacité d’activer spécifiquement des populations de neurones impliquées dans la maladie de Parkinson. Pour cela, nous utiliserons un modèle murin de la maladie de Parkinson induit par injection d’une toxine dans le cerveau et différentes lignées d’intérêt.
Bénéfices attendus
A court terme ce projet permettra de progresser sur les connaissances de la physiopathologie de la maladie de Parkinson. A plus long terme cela pourrait amener à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour la prise en charge de la maladie de Parkinson. L’évaluation d’une approche thérapeutique hautement innovante pour cette maladie pourrait participer à initier un développement clinique chez les patients parkinsoniens et donc améliorer leur prise en charge. Ces recherches thérapeutiques sont en amont d’une application pratique en médecine humaine et requièrent une expérimentation animale afin d’apporter la preuve de concept concernant leur efficacité. Il est à noter que si la preuve de concept est apportée dans le domaine de la maladie de Parkinson, des approches similaires pourront être développées pour soigner d’autres maladies neurologiques.
Procédures
Une partie des animaux du projet seront soumis à une chirurgie sous anesthésie générale et analgésie adaptée pour réaliser une injection dans une zone précise du cerveau (durée 30 minutes, une fois). Ils seront ensuite euthanasiés par une méthode réglementaire. Une autre partie des animaux seront soumis à une chirurgie sous anesthésie générale et analgésie adaptée pour réaliser une injection dans une zone précise du cerveau (durée 30 minutes, deux fois maximum, 1 semaine minimum de récupération entre les deux chirurgies). Puis ils seront euthanasiés par une méthode réglementaire au cours d’une procédure chirurgicale réalisée sous anesthésie générale et analgésie adaptée (durée chirurgie inférieure à 10 minutes).
Impact sur les animaux
Les chirurgies seront associées à un risque de douleur dans les heures ou les jours suivants l’intervention. Les animaux chez qui l’injection pour la mise en place du modèle aura été réalisée auront du mal à récupérer en raison des lésions provoquées (modèle d’intérêt). Ils pourront présenter des difficultés à manger et boire dans les jours qui suivent l’opération, et une perte de poids. L’anesthésie générale nécessaire pour la chirurgie génèrera une hypothermie et une sécheresse oculaire, elle pourra également être associée à des problèmes cardiorespiratoires. Les injections peuvent également générer du stress et une douleur légère et de courte durée.
Devenir
A la fin des procédures, tous les animaux seront euthanasiés, pour prélever des tissus d’intérêt pour permettre les analyses afin de répondre à notre question scientifique.
Remplacement
Notre projet propose d’étudier les conséquences de la disparition d’un certain type de neurones dit dopaminergique, ainsi que l’effet de l’absence d’une protéine lié à des maladies du mouvement et de trouver de nouvelles techniques ou traitement pour les pallier. Le fonctionnement du cerveau ne peut, à ce jour, pas être reproduit avec des modèles cellulaires in vitro ou encore à l’aide d’ordinateurs. Le projet étudie des fonctions spécifiques du système nerveux dont l’exploration requiert un cerveau avec le moins d'altérations possibles, nécessitant des souris transgéniques et ne peut se faire qu'à l'aide d'études sur l'animal. D'une façon générale, nous nous efforçons continuellement à réévaluer nos approches et adapter nos expériences pour des modèles in vitro ou computationnels autant que possible.
Réduction
Le nombre total d'animaux impliqués est de maximum 5904 pour l'ensemble des procédures. La taille des groupes expérimentaux est estimée en se basant sur des travaux précédents. 6 animaux par groupe seront nécessaires dans le cadre de ce projet pour obtenir des effets statistiquement significatifs dans les hypothèses que nous proposons de tester. Nous utiliserons ensuite les tests statistiques adaptés pour l’analyse des résultats obtenus. Pour limiter l’euthanasie d’animaux excessive sans but expérimental, nous allons inclure dans nos procédures des souris mâles et femelles, autant plus que la maladie de Parkinson se développe chez les hommes et les femmes. Ce nombre total inclus aussi les animaux qui devront être utilisés dans une troisième répétition des expériences, mais la troisième expérience ne sera effectuée qu’en cas de non concordance des résultats obtenus dans les premières deux expériences. Dans le cas que cette troisième répétition ne serait pas nécessaire, nous pourront réduire la production des animaux.
Raffinement
Les protocoles expérimentaux utilisés ont été optimisés pour exposer les animaux au minimum de douleur et d'inconfort possible. Les animaux seront hébergés en groupe de 2 à 5 animaux, dans des conditions de température, d’humidité et de luminosité conformes à la réglementation, qui seront vérifiées régulièrement. Un carré de coton pour nidifier ainsi qu’un bâtonnet à ronger seront placés dans chacune des cages. Si besoin, lors d’un petit effectif ou de tension dans le groupe un complément d’enrichissement peut être apporté par des maisonnettes ou des lanières de kraft. L'eau et la nourriture (adaptée au stade physiologique) seront fournies ad libitum. Les animaux seront observés quotidiennement, en cas d’anomalie un processus de déclaration au comité du bien-être animal de notre structure et à l’équipe de recherche est mis en place pour assurer la meilleure prise en charge des animaux. Pendant les procédures, les animaux seront observés et manipulés quotidiennement et une pesée sera effectuée régulièrement. Les chirurgies seront réalisées dans une pièce dédiée, sous anesthésie générale et une analgésie adaptée avec maintiens de l’hydratation et de la température corporelle de l’animal par dispositifs chauffants. Un gel oculaire sera mis en place pour éviter toute sécheresse oculaire. Après la chirurgie, de l’hydrogel et de la nourriture réhydratée seront fournis pour faciliter la récupération, éviter la déshydratation de l’animal ou la perte de poids trop importante. Une surveillance spécifique sera mise en place en période post-chirurgicale jusqu’à complète récupération des animaux (jusqu’à 2 fois par jour). L'évaluation de la douleur et de la détresse sera réalisée en observant l'aspect des souris et leur comportement. Des points limites sont définis et seront respectés pour éviter toute souffrance animale. Une partie des animaux sera euthanasiée par injection d’un agent euthanasiant, cette injection sera précédée d’une pré-sédation afin de réduire le stress et la douleur induits par l’euthanasiant.
Choix des espèces
Dans nos études, les souris sont utilisées afin de tirer profit des techniques moléculaires et génétiques disponible. La souris est le modèle le plus utilisé pour les maladies du mouvement, notamment la maladie de Parkinson. Pour ces études, nous allons utiliser une la méthode de lésion sélective des neurones impliqué dans la maladie de Parkinson avec toxine. Ce modèle est très efficace et maîtrisé depuis de nombreuses années. La souris a des mouvements coordonnés des pattes pour des comportements moteurs élaborés qui sont fortement impactés par la mort des neurones impliqué dans la maladie de Parkinson, ce qui en fait un modèle particulièrement pertinent pour l’étude de cette maladie. La zone du cerveau de la souris qui nous intéresse, comporte également une organisation anatomo-fonctionnelle proche de celles des primates non humains et des humains, en faisant ainsi un modèle particulièrement utile à l'étude de la maladie de Parkinson. Cette partie du projet s'intéresse à la pathogenèse et la thérapeutique de la maladie de Parkinson exprimés dans un organisme mature, à l'âge adulte, en prenant en compte la variabilité individuelle et du sexe. Nous utiliserons donc uniquement des animaux adultes âgés de 6 à 10 semaines environ.
Étude de l’efficacité d’une thérapie génique dans un modèle d’hypertension artérielle pulmonaire chez le rat
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
- Système respiratoire
140 rats de huit semaines vont être utilisés, chacun passant au moins cinq anesthésies, de l'induction de l'hypertension pulmonaire aux trois échocardiographies hebdomadaires puis au cathétérisme cardiaque final. Les procédures impliquent un niveau de souffrance modéré à sévère et tous les rats sont tués, leur cœur et leurs poumons analysés après la mort, le porteur annonçant par ailleurs un total de 120 animaux quand la déclaration en compte 140. À partir du quatorzième jour, la maladie provoquée entraîne un inconfort respiratoire, un essoufflement à l'effort, une fatigue et une mobilité réduite, jusqu'à une insuffisance cardiaque droite. Le porteur choisit de jeunes adultes parce que l'induction de l'hypertension y est "plus rapide et plus sévère", et annonce une utilité "majeure" pour des patients dépourvus de traitement, quand le projet en reste à valider l'intérêt d'une cible chez le rat.
Objectifs
Le projet vise à mieux comprendre et à améliorer le traitement d’une maladie rare et grave : l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). La pathogenèse de l’HTAP est complexe, et implique une dysfonction vasculaire, des facteurs hémodynamiques et environnementaux, ainsi que des prédispositions individuelles. En juin 2013, une étude scientifique commune à notre laboratoire de recherche et un laboratoire américain a démontré chez des patients atteints d’hypertension pulmonaire, l’existence de mutations dans le gène codant le canal potassique KCNK3. De plus, nous avons récemment mis en évidence dans différents types d'HTAP chez l'homme ainsi que dans différents modèles animaux d'HTAP, une perte d'expression et de fonction du KCNK3. Ces travaux démontrent qu’une perte d'expression ou de fonction du canal KCNK3 est un élément crucial initiateur de l'HTAP. Ainsi, nous voulons restaurer l'expression pulmonaire de KCNK3, par une approche de thérapie génique afin de réduire le développement de l’HTAP.
Bénéfices attendus
La réalisation de ce projet permettra de valider l'intérêt de notre approche thérapeutique pour réduire le développement de l’hypertension pulmonaire. Les patients atteints de cette pathologie n'ayant actuellement aucun traitement spécifique, ce projet présente une utilité majeure dans la prise en charge de ces malades.
Procédures
L'induction de l'hypertension artérielle pulmonaire sera réalisée sous anesthésie. Tous les animaux subiront des échocardiographies, chaque semaine (au nombre de 3), réalisée sous anesthésie (environ 15 min par rats). Les prélèvements sanguins à la veine caudale, réalisés sous anesthésie, seront réalisés au moment des échocardiographies de fin de procédure. À la fin des procédures, tous les animaux subiront un cathétérisme cardiaque sous anesthésie (environ 20 minutes par animal). Toutes les interventions sur les animaux seront réalisées sous anesthésie générale.
Impact sur les animaux
Comme décris précédemment, l'induction de l'hypertension artérielle pulmonaire sera réalisée sous anesthésie générale. Celle-ci va conduire à des effets secondaires important tels que de l'inconfort respiratoire, de l'essoufflement à l'effort ou encore la fatigue conduisant à une mobilité réduite de l'animal, à partir du 14ème jour. Les réveils des anesthésies réalisées pour les échographies peuvent également être une source de stress pour l'animal.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés à la fin de la procédure, à moins qu'ils aient atteint leurs points limites avant celle-ci. Des analyses post-mortem seront alors réalisées ensuite sur le cœur et les poumons.
Remplacement
L’objectif de recherche est de mieux comprendre le développement de l'hypertension artérielle pulmonaire et de déterminer la pertinence d'une nouvelle cible thérapeutique. Le recours à des animaux se justifie par la nécessité d’étudier la fonction cardiovasculaire dans un contexte dit normal ou sain (physiologique) et un contexte ou l'animal est malade (physiopathologique). Il se justifie par l'impossibilité de simuler ex vivo la mise en place de l'hypertension artérielle pulmonaire qui est un processus complexe.
Réduction
Les fonctions cardiovasculaires seront étudiées par des méthodes non invasives (échocardiographie) permettant de limiter le nombre d'animaux utilisés. Un dernier bilan (cathétérisme) de leur fonction cardiaque est réalisé à la fin de l'expérimentation afin de collecter un maximum de données. Le nombre total de rats utilisés sera de 120 sur l'ensemble de l'étude en combinant plusieurs approches expérimentales par différents expérimentateurs sur le même animal. Des expériences de biochimie et de biologie moléculaire à partir des différents tissus collectés et des études sur cellules isolées seront effectuées afin de réduire le nombre d'animaux utilisés. Afin de déterminer le plus précisément possible le nombre nécessaire et suffisant d'animaux, nous avons utilisé un test statistique adéquat.
Raffinement
Toutes les procédures seront pratiquées en utilisant des anesthésiques. À la fin des expérimentations, les animaux seront sacrifiés pour prélèvement d’organes. L'eau ainsi que la nourriture sera en illimité pour les animaux. De l'enrichissement sera ajouté dans les cages des animaux. La procédure conduira à une insuffisance cardiaque droite, les animaux seront donc surveillés quotidiennement (évaluation de la présence de points limites précoces, notamment la perte de poids) et leur entretien sera effectué dans des conditions soigneusement contrôlées pour s'assurer que les animaux ne subissent aucun stress.
Choix des espèces
Les rats présentent une anatomie vasculaire et des caractéristiques hémodynamiques similaires à celle de l’homme, en faisant le meilleur modèle pour ce projet. Il est indispensable d'évaluer l'efficacité d'une thérapie génique sur un modèle animal avant de pouvoir tester cette approche chez l'homme. Jeune adulte (8 semaines, 200g). A ce stade de développement (pleine phase de croissance) l’induction de l’hypertension artérielle pulmonaire est plus rapide et plus sévère. De plus, chez l'Homme l'hypertension artérielle pulmonaire se développe chez les jeunes adultes.
Infections à Staphylococcus aureus : nouvelles thérapies et réponses de l’hôte dans un modèle murin d’infection cutanée (Modification) e.
- Recherche appliquée
- Maladies infectieuses
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
Rasées la veille puis infectées sous la peau par un staphylocoque doré, 3 960 souris subissent dix prélèvements sanguins sur onze jours et des séances d'imagerie sous anesthésie. Les procédures impliquent un niveau de souffrance modéré à sévère, et toutes les souris sont tuées, leur peau infectée étant prélevée pour analyse. Le porteur décrit un dos courbé, une prostration, un poil hérissé et des nécroses au site d'infection, avec mise à mort si ces signes persistent plus de vingt-quatre heures. La survie des souris non traitées sert de comparateur, sans que le porteur indique combien meurent de l'infection elle-même, ni comment l'ajout de 1 080 animaux lié au changement de voie d'administration a été calculé.
Objectifs
Staphylococcus aureus est une bactérie à la fois commensale et pathogène opportuniste. C’est l’agent le plus souvent isolé dans les infections de la peau et des tissus mous et, de manière intéressante, plus de la moitié des infections du sang (bactériémies) identifiées à l’hôpital dérivent de ce type d'infection. Concernant le traitement, s’il existe un traitement majoritairement utilisé contre les infections à S. aureus, le nombre de souches résistantes est en croissance, faisant de la recherche de nouvelles molécules actives contre ce type d’infection un véritable besoin thérapeutique et financier. Dans le cadre d’une collaboration avec des chimistes, nous avons identifié un certain nombre de nouvelles molécules de synthèse ayant une forte activité antibactérienne in vitro contre différentes espèces de bactéries parmi lesquelles S. aureus. Le but de ce projet est donc de confirmer les résultats obtenus in vitro sur des cultures de S. aureus, dans un modèle murin d’infection cutanée. Il fait suite à un précédent projet dont le but était de tester ces nouvelles molécules dans un modèle de bactériémie à S. aureus. En raison de la nécessité d'utiliser une nouvelle voie d'administration des molécules testées (voie orale), une modification du projet initial est nécessaire avec un ajout de 1080 animaux.
Bénéfices attendus
Le but de ce projet est la recherche de nouveaux traitements contre les infections à Staphylococcus aureus. S’il existe un traitement antibiotique contre ce type d’infection, de plus en plus de souches résistantes apparaissent, et la découverte de nouveaux traitements constituerait une avancée significative dans le traitement de ces infections.
Procédures
Les souris seront rasées au niveau du site d’infection, la veille de l’infection puis infectées par voie sous cutanée. Trois traitements avec les composés à tester seront ensuite comparés : (i) traitement par injection par voie sous cutanée, (ii) une application à l’aide d’une crème, et (iii) une administration par voie orale (modification). Des prises de sang seront effectuées sur les souris vigiles par prélèvement dans la veine caudale 4h, 24h, 2, 3, 4, 7, 8, 9, 10 et 11 jours post infection. Nous utiliserons des doses infectantes déterminées par ailleurs. Les animaux infectés seront traités avec les composés chimiques sélectionnés et la survie des animaux sera suivie au cours du temps et comparée avec des animaux non traités. Une souche de S. aureus sera aussi utilisée, permettant un suivi de l’évolution de l’infection et de l’efficacité du traitement par imagerie intra vitale sur les animaux préalablement anesthésiés (anesthésie gazeuse). La peau au niveau du site d’infection sera prélevée pour analyse après mise à mort des animaux.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables attendus sur les animaux seront ceux liés à l'infection en général, dos courbé, prostration, poil hérissé, ou nécrose au niveau du site d’infection. En cas d’apparition et si ces signes persistent plus de 24h ces animaux seront mis à mort. Également, les animaux subiront des prises de sang et des anesthésies répétées.
Devenir
Les souris utilisées dans cette demande seront infectées et subiront un traitement pharmacologique. Elles ne pourront donc pas être réutilisées et seront mises à mort à l'issue de chaque procédure.
Remplacement
Les différentes molécules étudiées ont été testées sur des cultures de Staphylococcus aureus et les concentrations efficaces déterminées pour chaque composé actif contre cette bactérie. Nous devons maintenant vérifier que cet effet observé sur des bactéries en culture se retrouve dans un modèle d’infection in vivo. Dans un souci de remplacement et de raffinement, des tests de toxicité sur cellules nous ont permis de déterminer les doses de chaque composé n'entrainant pas de mort cellulaire. Ce sont ces doses qui seront utilisées dans ce projet.
Réduction
Nous utiliserons un nombre d'animaux le plus restreint possible nous permettant d'obtenir des résultats statistiquement significatifs. Ce nombre a été calculé en tenant compte de nos résultats précédents et d’une étude statistique.
Raffinement
En termes de raffinement, les animaux seront réceptionnés à l’animalerie une semaine avant le début des expériences pour adaptation et hébergés par groupe de 5 dans un environnement enrichi (igloo et baguette en papier). D’autre part, après chaque intervention (infection, traitement avec les composés et prises de sang), les animaux seront surveillés quotidiennement et à chaque intervention par les responsables du projet. En cas d’apparition de signes de souffrance et/ou de lésions, la surveillance serait renforcée. En cas de persistance de l’un ou l’autre de ces signes au-delà de 24h, le ou les animaux concernés seraient immédiatement mis à mort.
Choix des espèces
Le modèle souris est largement décrit dans la littérature comme modèle d'infection. De plus, les systèmes de défense contre les bactéries pathogènes sont très conservés de la Drosophile aux Mammifères, et en particulier, les réponses cellulaires de l'hôte vis-à-vis du pathogène sont très similaires entre la souris et l'homme. Nous utiliserons des animaux âgés de 6 à 8 semaines pour être dans les mêmes conditions que nos travaux antérieurs avec des animaux ayant un système immunitaire complétement développé.
1/2 – Identification des réseaux cérébraux impliqués dans le développement de la dépression majeure suite à un stress chronique environnemental chez la souris
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
180 souris vont être utilisées, toutes tuées pour prélèvement d'organes, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Hébergées seules pendant vingt et un jours, elles reçoivent une heure de stress par jour parmi trois types de stress, passent cinq tests comportementaux dont un jeûne ou un isolement de vingt-quatre heures, puis deux heures d'IRM sous anesthésie dans un second établissement. L'apparition de l'état dépressif est présentée comme inévitable, puisqu'elle constitue l'objet même de l'étude, qui cherche des marqueurs de connectivité cérébrale utilisables en diagnostic. Le porteur écrit qu'il lui est "indispensable de travailler sur un modèle animal social, entier et complexe", tout en isolant chaque souris pendant trois semaines pour obtenir la dépression.
Objectifs
La dépression majeure chronique est une maladie mentale touchant 5 à 10 % de la population mondiale. Elle constitue la cause d’invalidité la plus fréquente, avec un fardeau social et économique estimé à plus de 170 milliards d’euros par an en Europe. Malgré les efforts déployés pour mieux comprendre et prendre en charge cette pathologie, aucun biomarqueur n’a encore pu être identifié, laissant le diagnostic de la maladie reposer uniquement sur une évaluation clinique des patients. Une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques sous-tendant la dépression majeure chronique est donc nécessaire pour l’identification de biomarqueurs utilisables comme outil diagnostique, cibles thérapeutiques ou marqueurs prédictifs de la réponse thérapeutique. Il a également été démontré que le stress était une des comorbidités associées à la dépression majeure chronique ainsi qu’un facteur précipitant le développement de la maladie. Les patients dépressifs présentent par ailleurs des altérations structurelles et fonctionnelles de leur réseaux cérébraux, visibles par imagerie par résonance magnétique (IRM). Ces altérations de la connectivité cérébrale pourraient ainsi constituer les biomarqueurs nécessaires à une meilleure prise en charge des patients. Ce projet a donc pour objectif d’identifier les réseaux cérébraux impliqués dans le développement et la chronicisation de la dépression induite par un stress variable chronique chez le modèle animal souris. L’identification des changements de connectivité cérébrale et la mise en évidence de l’implication de zones spécifiques au niveau du cerveau pourraient aider la recherche préclinique et clinique, et accélérer les stratégies thérapeutiques. Ce projet se déroule dans 2 Etablissements Utilisateur: EU1 et EU2.
Bénéfices attendus
Le but de cette étude est de mieux comprendre l’effet du stress environnemental sur la connectivité cérébrale et le développement d’un état de dépression chez la souris afin de pouvoir proposer des solutions thérapeutiques à moyen et long terme.
Procédures
Les animaux seront soumis à 1/ un stress variable chronique pendant 21 jours constitué de 3 types de stress - exposition d’1h à 1 stress par jour - avec développement de troubles dépressifs (objet de l’étude) (EU1), 2/ Une évaluation comportementale de la dépression composée de 5 tests d’une durée de 5 min, 5 min, 6 min, 5 min et 24 h (évaluation de la construction du nid). Chaque test sera réalisé une seule fois par animal avec un délai minimal de 48 h entre chaque test (EU1), 3/ un examen IRM sous anesthésie incluant: une séquence d'IRM fonctionnelle de 16 min, une séquence d'IRM anatomique de 10 min, et une séquence d'IRM de diffusion de 60 min (TOTAL=2 heures) (EU2) .
Impact sur les animaux
Les souris devront être hébergées individuellement dans les cages, une condition indispensable pour le développement de la dépression. L’apparition de cet état de dépression chez le modèle animal suite à un stress chronique de 21 jours est inévitable car c'est l'objet de l'étude. Dans le cadre de 2 des tests comportementaux, le jeûne (l’eau reste à disposition) ou l'isolement de 24h serait un facteur de stress inévitable pour pouvoir évaluer l'état de dépression chez l'animal. Ces tests seront réalisés une seule fois pour chaque animal. Le transport et l’environnement inconnu de la nouvelle animalerie peuvent également entrainer un stress chez les animaux au moment du changement d’EU.
Devenir
Les animaux seront mis à mort afin d'effectuer des prélèvements d'organes d'intérêt.
Remplacement
Au vu de notre thématique d’étude, il nous est malheureusement impossible de remplacer notre modèle in vivo par un modèle in vitro ou in sillico. En effet, cette étude sur le stress chronique et le développement de l‘état de dépression nécessite une observation comportementale ainsi qu’une évaluation de l’état et de la connectivité cérébrale, uniquement possible chez un animal vivant et vigile.
Réduction
Les expériences seront réalisées avec la volonté de réduire autant que possible le nombre d’animaux par condition expérimentale, mais toujours dans l’optique d’assurer des résultats statistiquement fiables. Le nombre d'animaux a été déterminé par une analyse de puissance statistique et sur la base de nos études antérieures et de la variabilité phénotypique interindividuelle ainsi que des données de la littérature. 30 souris seront ainsi nécessaires par groupe pour effectuer nos analyses conduisant à un total de 180 animaux.
Raffinement
Avant le début de la procédure, les souris bénéficieront d’une phase d’acclimatation à leur nouvelle animalerie de 2 semaines et d’habituation à la manipulation pendant une semaine. Les animaux sont hébergés dans des cages enrichies avec des carrés de coton et des frisures de papier pour favoriser la nidation, des barreaux de bois à ronger pour que les souris usent leurs dents, un tunnel pour fournir un abri. A l’issue de certains tests comportementaux, les animaux seront séchés puis réchauffés à l’aide d’une lampe chauffante ou immédiatement réalimentés (l’eau reste à disposition) et remis dans leur cage. Un suivi du poids corporel est effectué pendant 48-72h suivant le test pour s’assurer que les animaux ont repris le poids initial. Le transport entre les 2 EU se fera dans des cages sécurisées avec nourriture et eau gélifiée par un transporteur spécialisé et une période de minimum 30 minutes sera respectée avant le début de l’examen IRM. Durant celui-ci, une anesthésie sera utilisée afin de réduire au maximum le stress de l'animal. Les yeux des animaux seront protégés du dessèchement grâce à l’application d’un gel de protection. Un tapis chauffant permettra le maintien des animaux à une température physiologique. La température et la respiration des animaux seront en permanence surveillées par un système de monitorage. En cas de chute de la température et/ou d’une respiration altérée, l'acquisition en cours sera immédiatement interrompue et l'animal sorti de l'IRM et pris en charge. Il sera placé dans une enceinte chauffante jusqu'à son réveil, sous surveillance. Des points limites ont été établis afin de soustraire les animaux à la douleur.
Choix des espèces
Ce projet sera réalisé chez la souris adulte. Il nous est indispensable de travailler sur un modèle animal social, entier et complexe afin d’être dans les conditions les plus proches de la complexité humaine. Le modèle murin adulte présente une forte homologie structurale du cerveau avec l’Homme, le rendant incontournable dans la recherche en neurosciences et en particulier dans les troubles anxio-dépressifs. Cette étude s’inscrit dans la continuité de nos études précédentes au cours desquelles nous avions déjà utilisé le modèle souris. Étant donné que les études comportementales et neuroanatomiques nécessitent des systèmes neurobiologiques totalement matures, des animaux adultes mâles et femelles seront utilisés dans ce projet: début des procédures à l'âge de 8 semaines, poids supérieur à 20g. Cela permettra également une meilleure reproductibilité des résultats puisqu’à cet âge, les souris ont atteint leur taille et leur poids adulte.
Evaluation de nouvelles thérapies dans des modèles de Diabète de type 1
- Recherche appliquée
- Troubles immunitaires
Rendues diabétiques par une à cinq injections d'un agent chimique, 8 403 souris reçoivent ensuite des administrations jusqu'à quatre fois par semaine pendant quinze semaines, des mesures de glycémie une à deux fois par semaine et jusqu'à dix séances d'imagerie sous anesthésie. Les procédures vont d'un niveau de souffrance léger à sévère, avec perte de poids marquée, déshydratation, inactivité, et pour les souris humanisées une réaction du greffon contre l'hôte qui provoque diarrhées et alopécie. Une mortalité soudaine est annoncée comme possible dans le modèle induit par injection unique à forte dose, alors que le porteur écrit instaurer ces mesures "afin d'assurer le bien-être optimal des animaux". Toutes les souris sont tuées pour prélever leurs organes, au rythme d'une quinzaine d'études par an.
Objectifs
Le diabète de type 1 est une maladie auto-immune (5-10% de la population mondiale) où le système immunitaire attaque par erreur les cellules bêta du pancréas, responsables de la production d'insuline. Cette destruction entraîne une carence en insuline, essentielle pour réguler la glycémie. Il est nécessaire de trouver des traitements empêchant la destruction du pancréas par les cellules immunitaires. Ce projet vise à développer de nouvelles approches thérapeutiques pour les maladies auto-immunes en utilisant des modèles murins spontanément diabétiques ou des modèles induits. Les modèles murins de diabète de type 1 sont essentiels pour la recherche car ils permettent de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents de cette maladie auto-immune. Ces modèles offrent une approche pour tester de nouvelles thérapies et interventions avant de les appliquer chez l'homme, De plus, ils aident à identifier les facteurs génétiques et environnementaux qui contribuent au développement du diabète de type 1, facilitant ainsi la mise au point de stratégies de prévention et de traitement plus efficaces. Les objectifs du projet sont : Étude des mécanismes pathogéniques, le développement et l’identification de nouvelles cibles et stratégies thérapeutiques, les études précliniques et la compréhension des facteurs de risques. Nous estimons à 15 études par an. Ces objectifs font des modèles murins un outil indispensable pour la recherche sur le diabète de type 1, contribuant à des avancées significatives dans la compréhension et le traitement de cette maladie complexe.
Bénéfices attendus
Le développement de modèles murins diabétiques type 1 peut offrir de nombreux bénéfices significatifs. Tout d'abord, il permet de mieux comprendre les mécanismes immunologiques et génétiques sous-jacents à la maladie, en identifiant les facteurs déclencheurs et les processus de destruction des cellules β des îlots de Langerhans. De plus, ces études permettront de tester de nouveaux traitements et thérapies, y compris les immunothérapies et des interventions géniques, avant de passer aux essais cliniques chez l'homme. Enfin, les modèles murins permettent d'explorer les effets à long terme des traitements et de surveiller les complications associées au diabète, contribuant ainsi à l'amélioration des stratégies de gestion et de prévention de la maladie. A plus long terme, les données générées grâce à ce projet permettent d’augmenter les connaissances scientifiques sur les processus immunologiques ou inflammatoires impliqués dans le diabète de type 1 et feront l’objet de publications et de partage des données collectées avec la communauté scientifique. Ces recherches sont essentielles pour progresser vers des traitements plus efficaces et, éventuellement, une cure pour le diabète de type 1.
Procédures
Pour l’induction du modèle par agent chimique, injection unique ou répété (jusqu’à 5 fois) sur animal vigile, environ 10 secondes Administrations réalisées, sur animal vigile, environ 10 secondes, réalisée au maximum 4 fois par semaine jusqu’à la fin de l’étude (maximum 15 semaines) Test de glycémie par prise de goutte de sang, 1 à 2 fois par semaine sur animal vigile, environ 15 secondes et pour le test de tolérance au glucose 6 fois sur 2 h, répété 2 fois dans l’étude Prélèvements de sang, sur animal vigile, environ 15-20 secondes, au maximum 1 fois toutes les 2 semaines. Analyse par imagerie sur animal anesthésié : environ 5-15 minutes par session d’imagerie sur 10 temps en longitudinal, au maximum.
Impact sur les animaux
Perte de poids : significative, en raison de l'hyperglycémie et la déshydratation. Mortalité soudaine possible dans le modèle de diabète induit par injection unique à forte dose d’un agent chimique. Inactivité et réduction de la mobilité : souvent liée à la faiblesse générale et à la fatigue causées par le diabète. Déshydratation : un effet indésirable courant chez les souris diabétiques, en raison de la polyurie (augmentation de la production d'urine) causée par l'hyperglycémie. Réponse de greffe contre l’hôte due à l’hyperactivation des cellules immunitaires et à une production excessive de cytokines inflammatoires dans le cas des modèles humanisés et qui se traduit perte de poids, baisse activité, diarrhées, alopécie.
Devenir
Les animaux sont euthanasiés pour les prélèvements d’organes nécessaires à l’atteinte des objectifs de l’étude.
Remplacement
L'utilisation des modèles de diabète de type 1 est cruciale pour le développement et l'évaluation de nouvelles thérapies. Ces modèles permettent d'étudier les réponses immunitaires dans un environnement contrôlé, offrant une approche unique pour comprendre les interactions cellulaires et les mécanismes pathologiques spécifiques. Ils surmontent les limitations des systèmes in vitro et in silico, qui ne peuvent reproduire la complexité d'un organisme entier. L'évaluation in silico identifie des cibles pertinentes à valider expérimentalement. Les tests in vitro étudient certaines réponses cellulaires et testent des molécules immunomodulatrices, mais ne simulent pas les interactions dynamiques entre organes. Les modèles animaux, eux, offrent des avantages uniques : - Complexité physiologique : Ils permettent d'étudier les interactions entre le système immunitaire, le pancréas et d'autres organes, impossible à reproduire in vitro ou in silico. - Progression de la maladie : Ces modèles permettent d'observer l'évolution du diabète sur une longue période, crucial pour comprendre la maladie et évaluer l'efficacité des traitements. - Biomarqueurs et diagnostic : Ils facilitent l'identification de nouveaux biomarqueurs pour le diagnostic précoce et le suivi de la progression. - Évaluation de la sécurité : Essentiels pour tester la sécurité des nouvelles thérapies avant les essais cliniques humains. - Étude des complications : Ils permettent d'étudier les complications à long terme, comme les problèmes cardiovasculaires ou rénaux. - Personnalisation des traitements : Ces modèles aident à identifier des sous-groupes de patients répondant différemment aux traitements. Les modèles animaux reproduisent des aspects cruciaux comme la présentation des auto-antigènes dans les organes lymphoïdes et les mécanismes de l'activité cytotoxique des cellules T sur les cellules bêta du pancréas.
Réduction
Le nombre d’animaux utilisé est préalablement basé sur les publications scientifiques. Ensuite, sur la base des données expérimentales, un biostatisticien est consulté pour optimiser le nombre d’animaux à utiliser selon le type de mesures effectuées. Seules les molécules ayant montré en amont une activité anti-inflammatoire in vitro sont testées sur les animaux (in vivo). L’utilisation de techniques précises comme la cytométrie en flux, l’analyse de biomarqueurs, l’histologie et l’imagerie permettra d’obtenir des données détaillées à partir de petits échantillons. De plus, le recours aux techniques d’imagerie permet un suivi non invasif et multiparamétrique des animaux pour mesurer la distribution des composés et l’évolution de la réponse inflammatoire, réduisant ainsi le nombre d’animaux nécessaires. Les modèles décrits dans ce projet sont choisis pour leur pertinence clinique, réduisant ainsi le besoin de tests supplémentaires sur d’autres animaux.
Raffinement
Les souris seront hébergées dans des conditions garantissant l’absence de contaminations. En raison de la polyurie et de la polydipsie caractéristiques du phénotype diabétique de type 1, nous mettrons en place un protocole de soins adapté. Celui-ci comprendra un changement de litière (douce, non-poussiéreuse) plus fréquent, trois fois par semaine et une surveillance accrue de la consommation d'eau. Ces mesures seront instaurées dès l'apparition des premiers signes cliniques du diabète, afin d'assurer le bien-être optimal des animaux et la fiabilité des données expérimentales. Les techniques de manipulation douce, telles que l’utilisation de tunnels et la préhension dans le creux des mains, sont mises en œuvre pour réduire le stress et l’inconfort des animaux. Un apport nutritif sous forme de gel hydrique ou alimentaire pourra être mis en place 1 semaine avant le début de l’étude pour faciliter l’accès des animaux. Les animaux pourront être hébergés dans des cages spéciales permettent de détecter 24h/24 toute anomalie dans l’activité des animaux (hypoactivité ou hyperactivité ou stéréotypies, litière humide due à la polyurie) permettant de mettre en place très rapidement les actions pour la prise en charge vétérinaire. Une grille de score a été mise en place afin de permettre la définition et l’application de points limites, généraux et spécifiques à la procédure, et ainsi intervenir de manière anticipée pour éviter toute douleur ou dommages pour les animaux au-delà de la classe de gravité définie pour la procédure. Le phénotype dommageable de risque accru d’infection lié à l’immunodéficience sera maitrisé par hébergement des souris en rack ventilé et manipulation sous hotte. Pour les souris humanisées pouvant présenter un risque de rejet du greffon contre l’hôte à partir de 40 semaines environ après humanisation, les études seront réalisées entre 8 semaines et 35 semaines après humanisation.
Choix des espèces
LLa souris est le modèle de choix en pharmacologie. Elles partagent une grande partie de leur génome avec les humains, permettant de modéliser les maladies humaines et d'étudier les effets des médicaments. Leur petite taille et leur cycle de reproduction rapide facilitent les études à long terme et les expériences génétiques. Les souris, étant des mammifères, ont des systèmes biologiques comparables à ceux des humains, rendant les résultats plus pertinents. Les souris adultes (à partir de 8 semaines d’âge) sont utilisées dans ce projet pour mimer la pathologie chez les patients adultes car l’immunité varie fortement en fonction de l’âge. De plus le système immunitaire est complètement mature à partir de 6 semaines d’âge chez la souris.
Tests réglementaires de contrôle de la pathogénicité des agents infectieux entrant dans la fabrication de vaccins
- Tests réglementaires
- Contrôles de qualité
Cochons d'Inde : 40
Une injection de moins de dix secondes, et pour une partie des animaux la mort attendue comme résultat du test : 7 400 souris et 40 cobayes vont être utilisés dans des procédures allant d'un niveau de souffrance léger à sévère, tous tués. Le porteur décrit une injection de virus rabique dans le cerveau ou le péritoine pouvant tuer les souris, une injection intradermique provoquant chez les souriceaux des nécroses jusqu'à la mort, et une injection de toxine tuant les cobayes. Ces tests ne produisent aucune connaissance, ils vérifient qu'un lot de semence vaccinale est bien inactivé ou bien virulent, comme l'exigent la Pharmacopée européenne et l'OMS, et le porteur situe en 2026 la cible d'un vaccin rabique évaluable sans animaux non-humains. Souris et cobaye sont retenus pour leur sensibilité à l'agent infectieux, et l'effectif découle du prévisionnel de production de vaccins.
Objectifs
Ce projet consiste à évaluer la pathogénicité des agents infectieux (virus/toxine) entrant dans la fabrication de vaccins destinés à l’Homme. Le but est soit : • De s’assurer de la bonne inactivation de l’agent infectieux et ainsi éviter une éventuelle transmission de ce dernier. • De vérifier la virulence biologique d’un lot de semence avant utilisation en production. Les tests de pathogénicité sont des tests de contrôle qualité interne définis par les dossiers d’Autorisation de Mise sur le Marché (AMM) et par les référentiels réglementaires internationaux : • OMS (TRS 941) • Pharmacopée Européenne (monographie n°1356) Ils peuvent également être réalisés : • Pour les évaluations de stabilité des vaccins requises par la réglementation. • Pour documenter les dossiers de validation de procédés, de matériels et/ou de bâtiments afin de vérifier que les changements réalisés n’ont pas d’impact sur la qualité des vaccins produits.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus pour ce projet sont la mise sur le marché (ou éventuellement l’utilisation en essai clinique) de lots de vaccins conformes aux textes réglementaires cités en 3.3.2.1, et ainsi l’amélioration de la qualité de vie des patients.
Procédures
1 seule injection par voie intracérébrale sous anesthésie gazeuse ou 1 seule injection par voie intrapéritonéale est réalisée sur les souris. 1 injection par voie intradermique est réalisée sur les souriceaux. 1 injection par voie sous cutanée est réalisée sur les cobayes. Ces différents types d’injection durent moins de 10 secondes.
Impact sur les animaux
Les nuisances subies par les animaux de ce projet sont très variables : • Une injection de produit par voie intracérébrale chez la souris pour la procédure gradée modéré, ne provoquant normalement pas d’effet • Une injection de virus rabique par voie intracérébrale ou intrapéritonéale pouvant provoquer la mort des souris (procédure sévère) • Une injection de produit en intradermique chez le souriceau pouvant provoquer des nécroses et pouvant aller jusqu’à leur mort (procédure sévère). Les souriceaux subissent également une injection intrapéritonéale (ou per os) d’euthanasiant. • Une injection de toxine en sous-cutanée chez le cobaye provoquant leur mort (procédure sévère)
Devenir
Les 4 procédures du présent projet ne permettent pas la réutilisation des animaux, qui ont tous subi des injections de composés vaccinaux, potentiellement pathogènes. Ils ne peuvent donc pas être inclus dans un autre test sans risque d’apporter un biais ou un risque sanitaire (virus rabique = classe 3).
Remplacement
Arrêt des vaccins rabiques actuels et remplacement par un vaccin nouvelle génération sans test in vivo : cible 2026.
Réduction
Le nombre d’animaux par groupe est défini par la réglementation. Le prévisionnel du nombre de lots à tester sur les 5 années à venir et la mise en place des stratégies d’arrêt de ces tests nous permettent de déterminer le nombre d’animaux nécessaires pour ce projet. Le dépôt réglementaire international pour la suppression des témoins positifs dans la procédure 3 utilisant des souriceaux est en cours, date cible 2026, ce qui entrainera une forte diminution du nombre de souris gradées sévères. La mise au point d’une méthode de marquage des souriceaux a permis de pouvoir diviser par 2 le nombre de mères utilisées : une mère peut garder avec elle les souriceaux inoculés avec 2 produits différents, vs 1 produit lorsque l’on ne marquait pas les souriceaux. La procédure 4 n’est plus qu’un test de caractérisation, à réaliser en cas de changement de procédés.
Raffinement
Les injections intracérébrales sont faites sous anesthésie à l’isoflurane. Toutes les injections sont faites dans une zone séparée de l’hébergement. Les tests d’inactivation rage (procédure 1) ont comme point limite le cumul de 3 symptômes rabiques qui entrainent l’euthanasie des souris. Le dépôt réglementaire international pour la suppression des témoins positifs dans la procédure 3 utilisant des souriceaux est en cours, date cible 2026, ce qui entrainera une forte diminution du nombre de souris gradées sévères. Des récompenses alimentaires (graines et fruits secs) sont distribuées systématiquement après un acte technique. Cet ajout est également conseillé après tout acte jugé stressant.
Choix des espèces
Les espèces choisies doivent être sensibles à l’agent infectieux dont la pathogénicité est évaluée. Il s’agit de la souris et du cobaye, espèces décrites comme modèles dans les Pharmacopées en vigueur, ainsi que dans les rapports techniques de l’OMS. L’estimation du nombre d’animaux utilisés est basée sur le prévisionnel de production des vaccins, et sur la perspective d’arrêt de ces tests.
Etude des conséquences de l’exposition à des vagues de chaleurs et une élévation de la température des eaux d’élevage sur la descendance de géniteurs de truites Arc-en-Ciel
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Oncologie
Pour mesurer ce que des vagues de chaleur font à la descendance de truites d'élevage, 170 truites arc-en-ciel adultes vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère. Elles sont mises à jeun soixante-douze heures, anesthésiées jusqu'à trente minutes, sorties de l'eau à deux reprises pour des prélèvements d'écailles et de nageoires, et leurs gamètes sont extraits par massage abdominal. La truite arc-en-ciel représente 95 % de la production piscicole française, ce que le porteur avance comme raison de son choix. Le protocole se termine par un test où la température de l'eau monte de 0,3 °C par minute jusqu'à 27 ou 28 °C, jusqu'à ce que le poisson perde l'équilibre, ce point limite déclenchant la mise à mort.
Objectifs
Le changement climatique a un impact important sur la santé, la diversité, la productivité et la capacité de résistance des écosystèmes. L’un des grands enjeux actuels est de garantir la sécurité alimentaire pour les humains. Les poissons jouent un rôle crucial : ils sont une source majeure de protéines et d’acides gras essentiels pour des milliards de personnes, et participent activement à l’équilibre des écosystèmes marins, d’eau douce et des estuaires. Pourtant, nous avons encore du mal à prévoir précisément comment le changement climatique va affecter les poissons. Il manque de nombreuses études qui relient les différentes facettes de leur écologie, comme la génétique, le comportement, la physiologie, la vie en communauté ou encore leurs déplacements. De plus, certains aspects importants sont souvent négligés, comme la manière dont les effets du climat peuvent se transmettre d’une génération à l’autre, ou encore les différences de réaction entre mâles et femelles. Ce projet cherche à mieux comprendre comment une augmentation de la température des eaux agit sur les poissons, et comment on pourrait limiter ces effets, que ce soit en milieu naturel ou en élevage. Il se concentre sur des scénarios réalistes que les poissons risquent réellement de rencontrer avec le réchauffement climatique. Deux grands objectifs sont visés : 1. Étudier comment les conditions de température vécues influencent les l’état de santé des poissons. 2. Comprendre si les effets de la température varient selon le sexe, comment cela peut impacter leurs capacités de reproduction et impliquer des modifications dans leur descendance .
Bénéfices attendus
En prenant la truite arc-en-ciel comme espèce modèle — un poisson très important pour l’aquaculture en Europe — ce projet va aider à mieux comprendre comment les poissons réagissent aux hausses de température et aux vagues de chaleur, qui seront de plus en plus fréquentes dans les années à venir. En analysant les effets des conditions thermiques sur les mâles les femelles, nous pourrons étudier si les conséquences sont identiques ou différentes selon le sexe des individus exposés et comment cela affecte leurs cellules reproductrices. Cela pourra guider des stratégies pour limiter les impacts de la chaleur dans les élevages, et estimer les conséquences sur les populations naturelles de salmonidés, afin de garantir une production durable et sûre. Enfin, ce projet enrichira nos connaissances sur la biologie des poissons et la façon dont ils réagissent face aux pressions climatiques. Il apportera aussi des éléments précieux aux chercheurs qui étudient les liens entre génétique, comportement et environnement dans les milieux aquatiques .
Procédures
Les poissons anesthésiés seront soumis à deux émersions de 2 minutes maximum ; une en début de procédure pour réaliser le sexage et des mesures moléculaires sur des tissus de nageoires pelviennes et écailles (~1min), et une autre émersion, cette fois en fin de gamétogénèse (~6 mois plus tard) pour de nouveau effectuer des prélèvements d’écailles et de nageoire pelvienne pour des mesures moléculaires mais aussi réaliser un prélèvement de gamètes d’une durée de 1 minute environ. Enfin, 2 mois plus tard, après reprise alimentaire, les individus seront soumis à un test pour mesurer leur température maximale critique (CTmax) en augmentant la température d’élevage, de 0.3°C/min jusqu’à perte d’équilibre des individus, ce qui correspond à un test de 2h maximum jusqu’à ~27-28°C environ.
Impact sur les animaux
Les poissons seront mis à jeun 72 heures avant les manipulations liées au contrôle de la maturité sexuelle, et les femelles prêtes à pondre seront mises à jeun pendant 5 jours, le temps nécessaire à la réalisation des mesures et des prélèvements nécessaires avant d’être remises en élevage. La nuisance attendue de ces mises à jeun est d’intensité légère. Les géniteurs subiront une nuisance d’intensité légère engendrée par la pêche, une anesthésie de 30 minutes maximum et un temps d'émersion, au moment des prélèvements, d’une durée maximale de 2 minutes à chaque fois. Les deux prélèvements d’écailles, induiront une nuisance d’intensité modérée d’une durée d’une minute. Les variations des températures d’élevage représentent une nuisance légère. La récupération des gamètes des individus par un massage abdominal engendrera une nuisance d’intensité modérée d’une durée de 1 minute. Le test d’évaluation de la température maximal jusqu’à la perte d’équilibre qui durera maximum 2 h est une nuisance d’intensité classée sévère.
Devenir
L’atteinte du point limite lors du test de température maximal critique en fin de procédure nécessite de mette à mort les animaux.
Remplacement
L’utilisation de truite arc-en-ciel est essentielle à l’étude d’impact du réchauffement climatique sur les salmonidés et estimer les effets parentaux selon leur genre sur les capacités d’adaptation et le sex-ratio de la génération suivante. Aucune méthode robuste ne permet d’obtenir les résultats prévus dans ces expérimentations sur animaux. Les biomarqueurs étudiés sont choisis pour leur capacité à fournir des informations intégratives sans nécessiter d’interventions trop invasives (i.e., chirurgie ou sacrifice de l’animal). Enfin les résultats de ces études seront intégrés dans des modèles qui permettront d’optimiser les prévisions des impacts du réchauffement global, réduisant ainsi le besoin de futurs tests expérimentaux directs. Aussi, ces données seront comparées à des relevés fait sur des populations naturelles (écailles et nageoires) afin de pouvoir estimer l’état de santé de ces populations et les conséquences de l’histoire de vie thermique de ces salmonidés non soumis à l’expérimentation.
Réduction
Le nombre d’animaux testés a été réfléchi pour permettre des analyses statistiques fiables tout en prenant en compte l’étendue de la variabilité interindividuelle. L'analyse statistique des données permettra de comparer entre eux les différents traitements de températures subis par les géniteurs durant l'expérimentation, ainsi que la proportion d'œufs fécondés et le taux d'éclosion entre les conditions expérimentales. Le nombre d'animaux par bac a aussi été ajusté au mieux pour se rapprocher des conditions réelles en élevage mais également pour assurer une densité optimisant la stabilité hiérarchique des poissons au sein des bacs (≥25 kg/m3 mais ≤60 kg/m3) et obtenir assez de géniteurs matures simultanément pour la réalisation de notre protocole. Les conditions d’élevage prévues tiennent compte des contraintes zootechniques telles que la densité minimale d’animaux requise en élevage pour ne pas induire de perturbations comportementales ou physiologiques et permettre une croissance et un développement harmonieux des poissons
Raffinement
Les prélèvements d’échantillons de nageoire pelvienne et d’écailles, ainsi que toutes les manipulations seront réalisés sous anesthésie. Le bac d’anesthésie, comme le bac de réveil des poissons, est oxygéné par bullage, afin d’avoir une concentration d’oxygène proche de la saturation pendant toute la durée de l’anesthésie. Le temps d'émersion de chaque poisson déposé dans un tissu humidifié est réduit à environ 2 minutes pour les deux prélèvements. Après manipulation, les poissons seront mis dans un bac de réveil, avant de rejoindre leur bac d’élevage. Une surveillance des poissons sera réalisée suite au marquage et dans les jours qui suivent. Des tables de suivi des soins seront mises en place et utilisées tout au long du projet, et les animaux seront suivis en appliquant des points limites strictes et spécifiques du projet.
Choix des espèces
La truite arc-en-ciel est une espèce robuste dont l’élevage, la croissance et la reproduction sont bien maîtrisés en pisciculture. C’est de plus une espèce d'intérêt agronomique qui représente 95 % de la production piscicole française et l’une des espèces les plus élevées en Europe. Elle est par ailleurs un modèle biologique largement diffusé dans la communauté scientifique (>50 000 références). C’est une espèce avec une très grande plasticité de croissance qui a démontré sa capacité de reprise de croissance après la ponte. Cette espèce n'est pas incluse dans la liste des espèces identifiées comme devant provenir d’élevage ou de fournisseurs agréés. 170 animaux seront utilisés au stade adulte (+2 ans) car nous les utiliserons en tant que géniteurs afin d’évaluer l’impact de variations thermiques sur leur physiologie en dernière phase de gamétogénèse mais aussi afin de pouvoir évaluer l’effet de cette exposition sur la descendance, selon le sexe du géniteur.
Exploration de la contribution des fibres du toucher social dans la modulation de la douleur post lésionnelle.#2/2
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Soumises à une injection destinée à provoquer une douleur, puis à neuf séances de stimulation mécanique de la patte arrière étalées sur quarante jours, 40 souris génétiquement modifiées sont toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère. Le protocole enchaîne un traitement quotidien pendant cinq jours, deux injections à soixante-douze heures d'intervalle, puis pour certaines quatre injections supplémentaires, avant un transfert vers un second établissement où l'activité électrique de leur moelle épinière est explorée. Le projet porte sur le rôle des fibres du toucher léger et affectif dans la modulation de la douleur chronique, les souris étant modifiées pour que ces fibres puissent être supprimées. Les effets indésirables déclarés se limitent pourtant à un stress de contention et à une douleur "modérée et de courte durée".
Objectifs
L'objectif du projet est d'étudier la le rôle des fibres sensorielles codant le toucher léger et affectif dans la modulation des réponses douloureuses à long terme, en condition de douleur chronique. Ces fibres somatosensorielles sont capables de transmettre des stimulations mécaniques de faible intensité, détectées au niveau de la peau poilue. Typiquement, chez l'homme, ces neurones interviennent dans la détection et transduction du toucher social ou affectif (plaisant). Alors que plusieurs études suggèrent que ces fibres pourraient contribuer à une diminution des douleurs chroniques à long terme, il n'existe pas de démonstration de directe de ce phénomène, dont les mécanismes demeurent totalement inexplorés. Notre projet utilise des souris transgèniques permettant de supprimer ou de manipuler spécifiquement ces fibres et d'enregistrer les propriétés des neurones de la moelle épinière consécutives à ces modifications. Le projet se déroule dans 2 établissements utilisateurs (EU1 et EU2)
Bénéfices attendus
La prise en charge de la douleur est actuellement un enjeu majeur. En effet, 1/5 de la population mondiale est atteinte de douleurs chroniques, ce qui représente un problème socio-économique important et souligne que les mécanismes moléculaires et cellulaires intervenant dans la mise en place et le maintien des douleurs chroniques restent peu compris. Dans ce projet, nous allons nous intéresser à une classe particulière de neurones somatosensoriels qui semblent avoir des propriétés de modulation de la douleur post-lésionnelle. Par conséquent, nous allons augmenter nos connaissances fondamentales sur les mécanismes cellulaires impliqués dans la mise en place et la durée de l'hypersensibilité sensorielle induite par des lésions tissulaires. De plus, notre projet est conçu de sorte à permettre la découverte de nouvelles pistes thérapeutiques, qui pourraient avoir une application chez les patients humains.
Procédures
Au sein de l’établissement utilisateur 1, l’ensemble des animaux recevront, premièrement un traitement une fois toutes les 24h, pendant 5 jours consécutifs. 1 semaine plus tard, l’ensemble des souris recevront deux injections espacées de 72h. Ensuite, et seulement une partie des souris, recevront, 4 semaines minimum après l’injection, quatre injections espacées de 48h. Les animaux mentionnés dernièrement feront l’objet d’une étude comportementale sur une durée de 40jours pour un total de 9 sessions de stimulations mécaniques de la patte arrière. Chaque session est composé d’un maximum de 7 stimulations mécaniques espacées sur une durée d’une heure. Cette étude a pour but d’évaluer la sensibilité mécanique de l’animal. L’ensemble des animaux de ce projet seront ensuite transférés de établissement utilisateur 1 à l’établissement utilisateur 2 pour l’exploration de l’activité électrique mise en jeu au niveau de la moelle épinière pour une durée pour une durée n'excédant pas 3 semaines.
Impact sur les animaux
Les animaux sont soumis à des injections ou des gavages qui peuvent induire un stress chez l'animal. La réalisation des gavages et injections nécessite la réalisation d'une contention qui peut induire un stress chez l'animal. Certains animaux reçoivent une injection de substance visant à entraîner une douleur. Les animaux sont soumis à des tests comportementaux pouvant entraîner un stress ainsi qu'une douleur modérée et de courte durée.
Devenir
Tous les animaux impliqués dans chaque procédure seront euthanasiés afin de prélever les tissus nécessaires aux besoins de l'analyse.
Remplacement
La thématique principale de notre laboratoire étant de comprendre la physiologie de la douleur, notre projet nécessite l’utilisation d’animaux et ne peut recourir à des stratégies de remplacement par des méthodes in vitro. En effet, la douleur ne peut être dissociée du système physiologique global de l’animal. L’étude comportementale, constituant le point de départ de notre étude, est le résultat d’une intégration complexe de l’information sensorielle de la périphérie vers le cortex somatosensoriel. Ainsi, l’expérimentation animale sur des souris est indispensable à l’étude des phénomènes physiologiques et à la réalisation de notre projet. De plus, l'utilisation de la souris en tant que modèle expérimental nous permet d'étudier le rôle de populations neuronales définies dans la physiologie de la douleur, grâce à la génération de modèles murins génétiquement modifiés.
Réduction
Les procédures décrites sont appliquées depuis plusieurs années au sein de notre équipe et sont maitrisées par les expérimentateurs. Ainsi, la qualité de notre plan expérimental ainsi que l’étude détaillée du nombre d’animaux nécessaires à l’obtention d’un résultat scientifique statistiquement valable nous permettent d’optimiser le nombre d’animaux utilisés. Nous prenons en considération différents critères (variabilité liée au traitement, variabilité liée aux tests comportementaux, nombre minimum de souris pour obtenir suffisamment de matériel analysable...etc.) nous permettant de déterminer au plus juste le nombre d’animaux prévus dans ce projet. Le nombre indiqué tient compte de toutes ces variables.
Raffinement
Les souris utilisées dans ce projet seront élevées en groupes sociaux, pour optimiser les conditions d’hébergement et favoriser un comportement normal de l’animal. Les élevages sont effectués au sein de notre établissement agréé et 5 personnes sont dédiées à l’organisation et l’entretien des élevages. De ce fait, l’état sanitaire et environnemental des animaux sont contrôlés tous les jours. De plus, les stratégies d’optimisation suivantes seront mises en place au cours du projet afin de réduire voire de supprimer la souffrance chez l’animal : - Modifications apportées à l'élevage afin d'améliorer le bien-être des animaux : enrichissement des cages. - Planification des procédures expérimentales (disponibilité des locaux d'expérimentation, du matériel, période d'acclimatation des animaux aux pièces d’expérimentation) permettant de diminuer le stress des animaux et favoriser la validité des expériences. - Etablissement des points limites les plus précoces possibles. Enfin, l'euthanasie des animaux est éffectuée après utilisation d'analgésiques et d'anesthésiques.
Choix des espèces
La souris possède des fibres nerveurses sensorielles similaires à celles décrites chez l'homme sous le nom de C-Tactiles. Cette étude sera réalisée sur des souris âgées de 3 (début des procédures) à 18 (fin des procédures) semaines car nous travaillons sur la physiologie d’animaux adultes. La suppression de ces fibres chez l'adulte nécessite néanmoins d'intervenir à différents stades du développement juvénile, députant 3 semaines après la naissance.
Développement et utilisation d’une nouvelle technique double d’activation neuronale et d’imagerie simultanée : la sonogénétique
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
- Système nerveux
Rats : 480
344 souris et 480 rats vont être utilisés, chacun pouvant subir jusqu'à trois opérations du cerveau de trente minutes à quatre heures, et jusqu'à 28 tests de sensibilité de la patte. 320 souris relèvent d'un niveau de souffrance sévère, une partie des animaux recevant une lésion du nerf sciatique qui installe une douleur persistante, tandis que les séances sur le sommeil et la récompense durent de trente minutes à deux heures, deux fois par semaine. Le porteur décrit cette douleur tantôt comme de "faible intensité", tantôt comme d'"intensité moyenne", et annonce qu'elle n'occasionnera "qu'une gêne ou une douleur légère". Tous sont tués à la fin du protocole, leur cerveau étant collecté pour l'étude histochimique.
Objectifs
Ce projet a pour but de développer une nouvelle technique d’étude des circuits cérébraux, par stimulation ultrasonore. Nous souhaitons stimuler les neurones et enregistrer en même temps les conséquences de cette stimulation sur les réseaux cérébraux, ainsi que le comportement animal.
Bénéfices attendus
Ces travaux permettront le développement d’une nouvelle technique d’étude du cerveau chez le petit rongeur (principales espèces modèles en neuroscience) permettant à la fois de stimuler et d’imager des zones cérébrales et des réseaux avec une grande précision spatiale et temporelle. De plus cette nouvelle modalité d’étude est non invasive chez la souris ce qui en fait une méthode de stimulation cérébrale unique. Par ailleurs, en plus de cet apport technologique, nos travaux visent à définir le réseau de structures cérébrales activées et désactivées au cours d’une tâche de récompense et au cours du sommeil.
Procédures
Au cours des phases du projet, les animaux seront amenés à subir : - Des opérations chirurgicales sous anesthésie générale qui durent entre 30 minutes et 4 heures. Certains animaux subiront plusieurs interventions chirurgicales (dans tous les cas, 3 au maximum par animal), celles-ci sont espacées d'au moins 1 semaine. Ces chirurgies se dérouleront sous anesthésie générale. Ils subiront également 4 semaines après la chirurgie, un test pour évaluer le seuil de douleur. - Des tests comportementaux pour étudier leur sommeil ou leur comportement de récompense. Ces tests dureront entre 30 minutes et 2 heures, deux fois par semaine maximum. - Certains animaux seront soumis à une douleur persistante de faible intensité car ils subiront une chirurgie de lésion du nerf sciatique au niveau de leur patte droite et une chirurgie au niveau de leur cerveau. Ces animaux subiront à des tests de leur seuil de sensibilité de la patte : avant cette chirurgie de lésion du nerf sciatique, puis deux fois par semaine (délai de 4 jours minimum après la chirurgie avant la reprise des tests) jusqu’à la fin du protocole expérimental (soit un total de 28 tests maximum). Il n'occasionnera qu’une gêne ou une douleur légère.
Impact sur les animaux
Suite aux chirurgies (présentes dans toutes les procédures du projet), une légère difficulté dans les déplacements des animaux est attendue, mais celle-ci disparaît dans les 48-72h après la chirurgie. Les animaux ayant reçu une lésion d'un nerf de la patte postérieure vont développer une douleur persistante d'intensité moyenne. Dans les différentes parties de notre étude, la technologie utilisée nécessite des procédures d'implantation invasives à l'intérieur du cerveau de l'animal. Cette procédure, douloureuse, sera donc effectuée sous anesthésie générale et durera environ une heure. Au cours des expériences sur le sommeil, il se pourrait que le repos et le rythme de vie des animaux soit impacté négativement. Nous espacerons donc les sessions d’expérimentation pour chaque animal afin que les effets potentiellement négatifs ne s’accumulent pas. Au cours des séances d’imagerie chez les animaux anesthésiés, l’anesthésie prolongée des animaux pourrait induire des effets indésirables, notamment sur les constantes vitales de l’animal.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin du protocole. La collecte de leur cerveau est nécessaire à notre étude histochimique.
Remplacement
Au vu de notre thématique d’étude, il nous est malheureusement impossible de remplacer notre modèle in vivo par un modèle in vitro ou in silico. En effet, l'analyse anatomo-fonctionnelle des réseaux cérébraux impliqués dans la sensibilité, l'action motrice ou le sommeil nécessitent une observation comportementale, uniquement possible chez l’animal vivant et vigile.
Réduction
Le nombre d’animaux est limité au nombre minimal permettant de faire des études statistiquement significatives. Ce nombre a été calculé grâce à un calcul de puissance statistique sur la base d'expériences antérieures de notre laboratoire, des articles publiés et le taux de succès attendu de certaines procédures. Autant que possible, nous allons recueillir le maximum de données scientifiques des animaux utilisés afin d' utiliser le plus petit nombre possible. Nous utilisons également leurs tissus après les expériences, maximisant ainsi l’utilisation de chaque animal.
Raffinement
Afin d’améliorer les conditions de vie des animaux, réduire la douleur, le stress et l’anxiété causés lors des différentes procédures, un certain nombre de mesures ont été mises en place : - Les animaux sont manipulés à l’aide de la technique du tunnel pour limiter les interactions négatives avec les experimentateurs. - Chez le rat, une interaction par ‘tickling’ (chatouillis mimant les interactions de jeux entre congénères) sera mise en place pour améliorer leur bien-être quotidien. - Des protections de fenêtre chronique ont été développées afin de permettre de garder les animaux implantés chroniquement en petite colonie. - Les animaux seront habitués plusieurs jours avant les expériences aux branchements et débranchements de leurs implants afin de réduire leur stress. - En plus de l’utilisation d'anesthésiques, analgésiques adaptés et d’anti-inflammatoire, nous appliquons également un anesthésique local ainsi qu’un analgésique lors de la chirurgie et après la chirurgie en cas de signes de douleurs.
Choix des espèces
Il est important que cette nouvelle technologie soit développée et validée chez le rat et la souris. Les deux espèces sont largement utilisés en Neurosciences pour des raisons différentes : - Le rat a un comportement très riche. Plus calme, il peut porter des charges plus importantes sur sa tête (comme le porte sonde et la sonde échographique) et est, de ce fait, l' espèce de référence pour faire des études chez l'animal vigile. Son cerveau est aussi plus gros, ce qui rend la quantification de l' imagerie plus robuste. - La souris est un choix évident pour comparer l'efficacité de notre technique avec une prédente approche qui activait les neurones avec de la lumière. De plus, le modèle de douleur utilisé dans cette étude a été caractérisé et validé chez la souris et non dans une autre espèce. De plus, de nombreuses lignées de souris transgéniques existent et sont disponibles ce qui nous permettra de répondre de façon précise aux questions scientifiques posées.
Thérapie Génique par surexpression de la phosphodiestérase de type 3 chez la souris pour traiter l’insuffisance cardiaque induite par l’hypertension artérielle
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
Une minipompe implantée sous la peau du dos pour faire monter la pression artérielle, ou une aorte resserrée chirurgicalement pour provoquer une insuffisance cardiaque, puis une injection de virus derrière l'œil et une échocardiographie sous anesthésie tous les sept jours pendant six semaines. 404 souris vont être utilisées ainsi, toutes tuées à l'issue, dont 244 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Le porteur décrit l'hypertrophie du cœur qui évolue vers l'insuffisance cardiaque, l'œdème pulmonaire, la fatigue, la difficulté respiratoire et la prostration, et reconnaît des douleurs importantes pour la constriction de l'aorte. Il écrit aussi que l'injection derrière l'œil "ne provoque aucune nuisance notable" et que l'entretien des animaux est conduit de façon à "s'assurer qu'ils ne subissent aucun stress".
Objectifs
L’objectif du projet est de 1: Démontrer in vivo par l'utilisation de modèles d'hypertension provoquée chez la souris, qu’une thérapie génique réalisée par injection intraveineuse de virus qui cible le coeur et permettent l'augmentation de l'expression d'une enzyme dans le coeur, améliorerait l'activité cardiaque des patients atteints d’hypertension artérielle et éviterait que leur pathologie amène à l’insuffisance cardiaque. Des mesures de la fonction cardiaque par échocardiographie, de la mesure de pression artérielle et des analyses biochimiques réalisées ex vivo fourniront des éléments de réponse à ce sujet. 2: Ce projet permettra de caractériser également les effets protecteurs de notre traitement ex vivo à l'échelle cellulaire et moléculaire.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d'apporter des connaissances essentielles pour la compréhension des mécanismes sous-jacents aux effets cardioprotecteurs d'une thérapie génique de l'insuffisance cardiaque ; ii/ A court terme ce projet nous permettra de valider notre concept thérapeutique innovant ouvrant la voie à une éventuelle thérapie génique de l'insuffisance cardiaque par une enzyme. A plus long terme il permettra de développer une alternative prometteuse ou un complément aux traitements actuels de l'insuffisance cardiaque induite par l’hypertension artérielle qui pour l'instant reste inefficace pour de nombreux patients.
Procédures
Un groupe d'animaux sera traité pharmacologiquement pour induire une hypertension. Pour cela, une minipompe délivrant des produits induisant une hypertension est placée sous la peau du dos de l'animal anesthésié et analgésié. Une deuxième groupe est soumis à une contriction de l'aorte pour induire une insuffisance cardiaque. Ces procédures chirurgicales réalisées sous anesthésie générale durent 10 minutes environ. Les animaux sont ensuite soumis à une seule injection rétro-orbitale des virus qui est réalisée en 1 minute sous anesthésie générale et qui ne provoque aucune nuisance notable. L'activité cardiaque et la pression artérielle des animaux est suivie régulièrement par échocardiographie tout les 7 jours sous anesthésie générale pendant 6 semaines. Ces mesures sont réalisées en 10 minutes.
Impact sur les animaux
L’hypertension et l’éventuelle insuffisance cardiaque qui vont ensuite s’installer dans le groupe soumis au traitement pharmacologique pour élever la pression artérielle ou l'autre, subissant la constriction de l’aorte, vont s’accompagner des signes cliniques de ces pathologies. L’apparition d’un œdème pulmonaire, qui provoquent fatigue, difficulté respiratoire, perte de poids et une prostration sera surveillée. Les chirurgies réalisées entraineront des douleurs peu importantes (pour le modèle induit pharmacologiquement) ou importantes (pour le modèle de constriction de l'aorte) qui seront prises en charge par un traitement analgésique approprié. Les modèles provoquent dans les 14 jours après traitement pharmacologique ou 2 jours après constriction de l’aorte, une hypertrophie du coeur qui évolue vers l'insuffisance cardiaque caractérisée par une diminution de sa capacité à pomper le sang et l’apparition d’un œdème pulmonaire caractéristique de la maladie.
Devenir
L’insuffisance cardiaque est une pathologie irréversible, les animaux sont donc euthanasiés en fin de procédure. L’ensemble des animaux sera euthanasié pour prélèvements d’organes, ce qui est nécessaire pour permettre l’évaluation du potentiel thérapeutique de la thérapie génique que nous testons.
Remplacement
Il n’existe pas de modèle cellulaire permettant de récapituler le phénotype d’une cellule cardiaque adulte. Les tests cellulaires ne peuvent donc être réalisés que sur des cellules fraichement isolées de cœurs. De plus, dans l’hypertension artérielle et l’insuffisance cardiaque, le corps met en place des régulations physiologiques impliquant le système neuro-hormonal. Ces régulations neuro-hormonales ne peuvent pas être reproduites in vitro ce qui rend indispensable l’expérimentation dans un modèle préclinique intégré.
Réduction
(i) une planification minutieuse basée sur un calcul de puissance et l’expertise de l’équipe ont permis l'estimation de la taille d'échantillon optimale. Ceci a permis de réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés tout en préservant la validité statistique de l’étude, et de conserver une puissance statistique suffisante pour observer un effet de 40% obtenu sur la diminution de la fonction cardiaque (ii) les fonctions cardiovasculaires sont étudiées par des méthodes non invasives permettant de limiter le nombre d’animaux, (iii) afin de minimiser encore le nombre d’animaux utilisés, en fin d’expérimentation les tissus prélevés sont partagés entre les domaines explorés.
Raffinement
Les animaux seront surveillés quotidiennement et leur entretien sera effectué dans des conditions soigneusement contrôlées pour s’assurer qu’ils ne subissent aucun stress. Afin d’améliorer leurs conditions d’hébergement de l’enrichissement sera ajouté dans leurs cages. Les souris sont mises en cage et observées tous les jours. Les cages sont changées 2 fois par semaine afin de minimiser une éventuelle infection. L’hypertension artérielle sera induite en respectant au maximum les procédures de bien-être animal et en limitant la souffrance par le respect des méthodes anesthésiques et analgésiques. Un suivi rigoureux des animaux engagés dans les procédures est mis en place. Des points limites ont été scrupuleusement déterminés et sont soigneusement évalués quotidiennement. Si ces points limites sont atteints, les animaux sont euthanasiés pour limiter leur souffrance et leurs organes sont prélevés.
Choix des espèces
La souris est choisie car c’est un mammifère qui constitue un modèle courant et classique pour l'étude de la fonction cardiovasculaire y compris dans un contexte pathologique. Il est un modèle de choix car il offre la possibilité d’induire l’insuffisance cardiaque par des procédures chirurgicales. Des souris mâles et femelles de 6 semaines (30g ) jeunes adultes sont utilisées car les maladies cardiovasculaires se déclarent essentiellement à l’âge adulte.
Etude de la toxicité neuro-respiratoire d’un analgésique-opioïde seul ou en combinaison à d’autres psychotropes chez le rat.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
- Système respiratoire
858 rats vont être utilisés, chacun passant six heures enfermé dans une enceinte de plexiglas et subissant jusqu'à treize prélèvements sanguins en vingt-quatre heures, 250 d'entre eux dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Ils reçoivent du fentanyl seul ou associé à de la cocaïne, à des myorelaxants ou à des antiépileptiques, après une chirurgie de vingt à quarante-cinq minutes pour implanter une sonde ou un cathéter, puis une semaine d'isolement en cage individuelle. Le porteur indique que ces associations peuvent provoquer une rigidité musculaire, une hypothermie et une dépression respiratoire "pouvant aller jusqu'au coma et au décès", et cherche la dose de naloxone capable de renverser ces effets. Aucun rat n'est réutilisé, parce que l'appareillage de télémétrie se récupère après la mort de l'animal.
Objectifs
Le fentanyl est un antidouleur puissant qui, en cas de surdosage, peut ralentir dangereusement la respiration, voire entraîner la mort. Récemment, on a découvert qu'il est souvent mélangé à d'autres substances, telles que les relaxants musculaires, les traitements contre l’épilepsie ou encore les stimulants, comme la cocaïne. Le traitement habituel pour reverser ses effets, la naloxone, pourrait devoir être utilisé en plus grande quantité lorsqu’il est combiné à ces autres drogues. Cependant, à ce jour on ne connaît pas encore la dose de naloxone nécessaire dans ces cas de polyintoxications. Ainsi, nous menons une étude expérimentale sur le rat afin d’évaluer l’impact de ces substances sur la respiration et sur le diaphragme, principal muscle impliqué dans la ventilation, dans un contexte d’intoxication. Nous analyserons ensuite leur distribution cérébrale et étudierons d’éventuelles interactions entre ces molécules. Enfin, nous évaluerons l’efficacité de la naloxone pour reverser leurs effets. Ce projet contribuera à optimiser les stratégies thérapeutiques actuelles et à développer de nouvelles approches pour une prise en charge plus efficace des intoxications au fentanyl et aux substances associées.
Bénéfices attendus
Les résultats de ce projet permettront de mieux caractériser les mécanismes de toxicité mis en jeu par le fentanyl en association aux substances psychotropes les plus souvent retrouvées en co-consommation aujourd’hui et d’optimiser ou de développer de nouvelles thérapeutiques au-delà du simple traitement symptomatologique pour la prise en charge des patients intoxiqués disponible à ce jour.
Procédures
Une première partie des animaux subiront : Procédure chirurgicale sous anesthésie gazeuse (20 mins) + port d’une sonde de télémétrie (7 jours) + injection de substances (1–2 injections, 5-10 secondes) + mise en boite de mesure isolée (6h). Une seconde partie des animaux subiront : Procédure chirurgicale sous anesthésie gazeuse (30 mins) + port d’un cathéter (48h) + injection de substances (1 injection, 5 secondes) + prélèvements de sang sur animaux vigiles (9 prélèvements ; 30 secondes/ prélèvement sur 24h). Une autre partie des animaux subiront: Procédure chirurgicale sous anesthésie gazeuse (45 mins) + port d’une sonde et isolement en cage individuelle (7 jours) + injection de substances (1–2 injections, 5-10 secondes) + mise en cage de mesure isolé (6h). Une quatrième partie des animaux subiront : Procédure chirurgicale sous anesthésie gazeuse (30 mins) + port d’un cathéter (48h) + injection de substances (1 injection, 5 secondes) + prélèvements de sang sur animaux vigiles (13 prélèvements ; 30 secondes/ prélèvement sur 24h). Enfin, la dernière partie des animaux subiront: injection de substances (1 injection, 5 secondes); perfusion intracardiaque sous pentobarbital sodique (15 mins).
Impact sur les animaux
Stress de quelques secondes lors des injections. Isolement du rat dans une enceinte hermétique en plexiglas pendant 6 heures durant les mesures de la ventilation. Hébergement des rats pendant une semaine en cage individuelle à la suite de la chirurgie jusqu'à la fin de la procédure évaluant les effets respiratoires périphériques. Isolement du rat dans un cylindre de plexiglas pendant 6h pour réaliser les prélèvements sanguins. Léger risque de thrombose et d’hypolocomotion pour certains animaux lors de la mise en place de cathéters. Chirurgie de 10 min à 35 min après anesthésie générale précédée d’une analgésie. Forte sédation par les analgésiques étudiés pouvant entrainer une réduction de l’activité locomotrice, une rigidité musculaire, une hypothermie et une dépression respiratoire pouvant aller jusqu’au coma et au décès. Variabilité de la durée et de l’intensité de ces effets en fonction des molécules et des associations administrées.
Devenir
La réutilisation des animaux est impossible en raison de la récupération post-mortem de l'appareillage de télémétrie ou de l'atteinte d'un point limite qui requiert la mise à mort des animaux. Par ailleurs, les rats manipulés dans la procédure évaluant les effets des molécules sur le système nerveux central seront mis à mort à différents temps de mesure empêchant une étude longitudinale dans cette procédure.
Remplacement
L’ensemble des procédures ne sont pas remplaçables par des expériences in silico ou in vitro, en raison d’une approche physiopathologique du système respiratoire intégrée sur animal entier ainsi que la caractérisation du comportement pharmacocinétique des différentes molécules dont les différentes phases ne peuvent être évaluées dans leur intégralité que par l’utilisation d’animaux, en particulier le rat dont la taille est la plus adaptée aux procédures expérimentales.
Réduction
Les effectifs ont été determinés comme nécessitant 6 à 9 rats par groupe à l’aide de tests statistiques permettant une analyse des résultats obtenus adaptée. De plus, si aucun effet ventilatoire significatif n’est observé à la suite des associations médicamenteuses, la suite des expériences ne seront pas réalisées dans le but de réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés.
Raffinement
L’ensemble des procédures sont réalisés par un personnel compétent. Pour améliorer leur bien-être, les animaux sont hébergés en groupes sociaux dans des cages contenant de l’enrichissement. La surveillance quotidienne des animaux sera assurée par un personnel qualifié, et des points limites spécifiques adaptés aux différentes procédures seront mis en place pour détecter et réduire toute souffrance ou douleur. Si nécessaire, des analgésiques seront administrés, tout en veillant à ne pas perturber le déroulement de l'expérience. En cas de besoin, des procédures réglementaires de mise à mort anticipée seront appliquées. Toutes les interventions chirurgicales prévues dans ce projet seront réalisées sous anesthésie générale et accompagnées d'une gestion adéquate de la douleur pendant la période périopératoire. De plus, une ouate en silicone sera utilisée après la chirurgie pour favoriser une meilleure cicatrisation et une prise en charge plus rapide en cas de saignement. Enfin, l’étude pharmacocinétique sera réalisée à l’aide de microprélèvements dans le but de réduire au maximum le volume sanguin à prélever.
Choix des espèces
Le rat, est un modèle de référence dans notre champ d’étude du fait de sa physiologie respiratoire très proche de la physiologie humaine. En plus de sa taille adéquate qui permet une facilité et une répétition des prélèvements, son métabolisme est très semblable à celui de l’Homme, ce qui facilitera la translation des données pharmacocinétiques à l’Homme. La pose de sondes indispensables à la réalisation de nos procédures est plus aisée sur le rat permettant l’obtention des résultats plus reproductibles. La population jeune étant la plus affectée par les problèmes de mésusage de substance, des rats jeunes adultes âgés de 6 à 8 semaines seront utilisés. Ceci nous permettra en plus de pouvoir faire l’analogie avec les résultats déjà obtenus et les articles publiés dans la littérature.