Procédures sévères
Altérations myocardiques localisées à l’origine de la mort subite d’origine cardiaque chez le porc
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
194 cochons vont être utilisés et tous tués, chacun passant deux IRM de deux heures et deux cartographies cardiaques d'une heure trente, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Un infarctus leur est provoqué chirurgicalement en deux heures, par ischémie-reperfusion ou par occlusion progressive d'une artère, et 140 d'entre eux reçoivent en plus un boîtier de télémétrie implanté. Le porteur signale que l'infarctus peut entraîner une insuffisance cardiaque ou une fibrillation ventriculaire, et des saignements aux points d'introduction des cathéters. Le résumé annonce 194 infarctus créés puis n'en détaille que 102, sans expliquer l'écart, et ramène les bénéfices attendus à une phrase sur la prévention par défibrillateurs implantables.
Objectifs
Les principaux objectifs du projet sont de comprendre les mécanismes cellulaires et tissulaires impliqués dans les troubles électriques à l’origine de la mort subite cardiaque (SCD), et d’identifier les sujets à risque en caractérisant les signaux électriques cardiaques directement liés à ces anomalies en les détectant de manière non invasive à la surface du corps. Notre objectif est donc d’identifier des marqueurs électriques directement à la surface du corps de manière non-invasive afin d’améliorer la qualité de vie.
Bénéfices attendus
Ce projet devrait permettre la prévention de la mort subite cardiaque par des défibrillateurs implantables ou des traitements anti-arythmiques.
Procédures
Imagerie non invasive IRM : sous anesthésie générale concerne 194 animaux ; 2 fois pour chaque animal : avant la création de l’infarctus et au moment du retour de l’animal avant le prélèvement durée environ 2h par examen. Cartographie de contact : sous anesthésie générale concerne 194 animaux ; 2 fois pour chaque animal : avant la création de l’infarctus et au moment du retour de l’animal avant le prélèvement durée environ 1h30 par examen. Implantation du boitier de télémétrie : sous anesthésie générale concerne 140 animaux ; juste une fois avant la création de l’infarctus durée environ 1h par implantation. Création d’un infarctus : sous anesthésie générale concerne 194 animaux ; juste une fois, environ 2h pour chaque création. concerne 54 cochons qui auront un infarctus créé par ischémie reperfusion et 48 cochons par occlusion progressive. Prélèvement simple du cœur : sous anesthésie générale, concerne 194 animaux ; 1 fois pour chaque animal car le prélèvement entrainera la mise à mort de l’animal, durée environ 30 min par prélèvement.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables éventuels peuvent être liés aux anesthésies (hypothermie) réalisées aux différentes phases du projet notamment lors du réveil de l'animal (désorientation, apathie). La création de l’infarctus pourra également entraîner des effets indésirables au niveau cardiovasculaire tels que l’insuffisance cardiaque ou la fibrillation ventriculaire. De plus, des saignements pourraient apparaitre aux sites d’introduction des cathéters au niveau de la patte avant (pour la perfusion de médicaments et d’agents de contraste) et au niveau de la veine fémorale (guide pour la cartographie de contact).
Devenir
Afin de prélever le cœur et d’effectuer des études fonctionnelles (cartographie optique) et structurales ex vivo (histologie, micro-scanner, etc.), qui nous permettront de mieux comprendre les caractéristiques électrophysiologies de l’infarctus, l'ensemble des animaux seront euthanasiés.
Remplacement
Le REMPLACEMENT des animaux n’est actuellement pas possible. En effet, l'étude des mécanismes physiologiques complexes dans leur globalité nécessite d’avoir recours à un modèle animal et il n'existe pas à ce jour de modèle de modélisation pour répondre aux objectifs.
Réduction
Une attention sera portée à la REDUCTION du nombre de ces animaux utilisés dans les projets de réaffectation (mutualisation avec d’autres projets). Dans cet objectif de réduction, nous ferons également en sorte que chaque animal soit son propre contrôle dès que cela sera possible, et des tests statistiques ont été utilisés au cours de précédents projets ce qui nous a permis d’estimer le nombre minimum d’animaux utilisés par groupes.
Raffinement
Le RAFFINEMENT du projet et le respect du bien-être animal reposent sur plusieurs mesures : - les animaux sont hébergés dans des locaux agréés et bénéficient de surveillance et soins quotidiens dispensés par du personnel compétent et soucieux du bien-être animal - les animaux sont habitués au personnel animalier afin de limiter tout stress - les animaux sont hébergés en groupes sociaux ce qui leur permet d’exprimer des comportements naturels. Ils disposent d’enrichissements adaptés (Kong, balles, jouets en caoutchouc durs mastiquables...) - toutes les procédures sont réalisées sous anesthésie générale (mise en œuvre et surveillée par du personnel dédié) et une analgésie adaptée est systématiquement mise en place - des critères d’alerte précis sont surveillés; si l’animal présente un signe d’appel, des mesures adaptées sont mises en place immédiatement (ajout d’analgésique par exemple). À chaque cas clinique inquiétant, un examen vétérinaire approfondi est mis en place à la suite duquel peut être envisagé un traitement médical, des examens complémentaires ou le cas échéant, la demande de l’euthanasie de l’animal.
Choix des espèces
Parmi les modèles animaux ayant des caractéristiques anatomiques et fonctionnelles proche de l’homme (mouton, porc, chèvre, chien), le porc a été retenu car (i) les équipes qui possèdent une très grande expérience sur la création du modèle d’infarctus avec cette espèce (ii) ce modèle animal est bien décrit et caractérisé et constitue donc une référence dans la communauté scientifique ; (iii) le personnel impliqué dans ce projet possède une expertise établie de la gestion de ce modèle animal. Les porcs seront utilisés à partir de 25kg car à ce stade ils possèdent des caractéristiques fonctionnelles et structurelles très proches de celle de l’Homme.
Analyse par imagerie du rôle de l’Angiopoiétine-like 4 (ANGPTL4) dans la fuite capillaire dans un modèle de choc septique (1/2)
- Recherche appliquée
- Maladies infectieuses
- Troubles cardiaques
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
Injectées avec des toxines bactériennes qui font chuter leur pression artérielle jusqu'à l'endormissement puis le coma, 324 souris subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère et sont toutes tuées pour récupérer leur sang et leurs tissus. Elles reçoivent aussi un produit de contraste par voie rétro-orbitaire sous anesthésie, avant un scanner de cinq minutes réalisé dans un second établissement. Le porteur cherche à savoir si une protéine repérée chez 19 patients de réanimation peut limiter la fuite de plasma hors des vaisseaux. La rubrique consacrée aux effets sur les animaux tient en une phrase et ne dit rien du délai entre l'injection et le coma.
Objectifs
Le choc septique se définit comme une infection généralisée de l’organisme entrainant une défaillance de l’ensemble des organes. Il constitue un enjeu de santé publique majeur et est responsable, d’après l’OMS (Organisation Mondiale de la Santé), d’environ 11 millions de décès chaque année. Lors d’un choc septique il existe notamment un déséquilibre majeur entre les besoins de l’organisme en oxygène et nutriments et les apports fournis par le système cardiovasculaire. Plus spécifiquement, la perméabilité des vaisseaux sanguins augmente drastiquement, provoquant ainsi une fuite majeure du plasma. Cette anomalie vasculaire, qui porte le nom de fuite capillaire, joue un rôle prépondérant dans l’évolution des patients en impactant très négativement leur pronostic vital. Pourtant, bien qu’une mortalité de 60% soit associée aux patients présentant une fuite capillaire, son origine reste néanmoins très peu connue et il n’existe à l’heure actuelle aucun traitement disponible. Dans ce contexte, notre projet de recherche vise à trouver des cibles thérapeutiques pour contrôler la fuite capillaire au cours du choc septique chez l’Homme. Dans un travail prospectif de recherche translationnelle entre un service de réanimation médicale et un laboratoire de recherche, nous avons identifié chez 19 patients plusieurs protéines associées au syndrome de fuite capillaire. Cette étude a permis en particulier d’identifier une cible d’intérêt particulier du fait de son action sur les vaisseaux sanguins. Plusieurs données suggèrent un rôle protecteur de cette protéine dans l’intégrité des vaisseaux sanguins. Notre objectif est ainsi de fournir la preuve de concept que la modulation de cette protéine permet de diminuer la fuite capillaire et ainsi la mortalité au cours du choc septique. Notre projet se déroulera dans deux établissements utilisateurs (l'un pour les injections et l'autre pour les imageries).
Bénéfices attendus
Le contrôle de la fuite capillaire au cours du choc septique est une approche totalement innovante. Elle répond à un besoin médical majeur, la fuite capillaire jouant un rôle majeur dans l’évolution défavorable des patients. L’objectif à long terme de ce projet est la mise au point de nouvelles thérapeutiques pour contrôler la fuite vasculaire chez les patients. La fuite capillaire induite par le choc septique est impliquée dans d’autres formes de syndrome de réponse inflammatoire systémique (SRIS) lié à une agression aiguë sévère, comme le choc cardiogénique au sens plus large ou le syndrome de détresse respiratoire aiguë. La positivité de notre étude ouvrirait alors un large champ d’investigations et de thérapeutiques potentielles au cours de ces pathologies.
Procédures
Les animaux recevront chacun une injection de toxines bactériennes (d’une durée de moins d’une minute) puis de notre protéine d'intérêt (dans le premier établissement utilisateur). Une injection d’anti-douleur sera réalisée systématiquement en début d'expérimentation pour limiter la souffrance des animaux (durée de moins d’une minute). Les animaux recevront du produit de contraste par voie rétro-orbitale après anesthésie générale pour limiter l'inconfort. Les animaux subiront un scanner d'une durée totale de 5 minutes sous anesthésie générale (dans le second établissement utilisateur).
Impact sur les animaux
Les effets indésirables liés à l'injection de toxines bactériennes sont les suivants : une baisse de la pression artérielle, insuffisance circulatoire avec des troubles de conscience (endormissement puis coma).
Devenir
Mise à mort, pour récupération post-euthanasie du sang et des tissus.
Remplacement
Dans un but de remplacement, des études préliminaires in vitro ont été réalisées au laboratoire. Cependant, ces conditions expérimentales ne sont pas satisfaisantes car elles ne permettent pas de reproduire les nombreuses voies physiologiques mises en jeu au cours du choc septique. La fuite capillaire est en effet d’origine multifactorielle et notre protéine d'intérêt régule de nombreuses voies physiologiques, comme l’inflammation, l’angiogenèse ou le métabolisme lipidique. Notre projet nécessite par conséquent le recours à un modèle animal, qui intègre ces différentes composantes physiologiques. De plus, les systèmes et protocoles d'imagerie ont été optimisés et caractérisés sur des objets physiques de forme, géométrie, composition, etc... connus permettant ainsi de comparer images obtenues et réalité, avant de passer chez l'animal.
Réduction
Le nombre d’animaux a été réduit à celui requis pour une validité statistique des résultats.
Raffinement
Les doses de toxines bactériennes utilisées dans notre projet peuvent engendrer l’apparition de douleurs physiques et psychologiques chez l'animal. Pour diminuer l’inconfort lié à cette phase précédent le coma, un antalgique sera administré. Néanmoins, si malgré cette administration et l’utilisation de tapis chauffants, l’enrichissement présent dans les cages et le suivi régulier des animaux, les expérimentateurs détectent une souffrance importante chez l’animal pendant l'expérimentation (scorée par une grille d'évaluation adaptée aux points limites spécifiques du projet), une mise à mort immédiate sera réalisée sous anesthésie profonde. Les animaux seront ainsi exclus de l’étude et rapportés dans un fichier spécifique. Les examens d'imagerie médicale sont non invasifs et atraumatiques et impliquent au maximum l'injection d'un agent de contraste utilisé en clinique. Les animaux seront surveillés tout au long du protocole afin d’observer leur comportement. En cas de signes de souffrance (scorée par une grille d'évaluation adaptée aux points limites spécifiques du projet), des traitements analgésiques seront utilisés. En cas d'échec de réduction de la douleur, les procédures seront arrêtées et les animaux mis à mort.
Choix des espèces
Les souris âgées de 10 semaines ont été choisies car le protocole précis d'induction du choc septique avec des toxines bactériennes est bien établi et décrit dans la littérature chez ce modèle animal. De plus, de précédentes études menées au laboratoire sur des souris de cet âge ont déjà démontré que le modèle était pertinent. Ces expériences permettront de définir si la protéine peut être une nouvelle cible thérapeutique potentielle dans le traitement de la fuite capillaire au cours du choc septique chez l'Homme.
Evaluation d’un nouveau substitut vasculaire construit par ingénierie tissulaire à partir du cordon ombilical humain EU2/2
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
Valider un greffon vasculaire fabriqué à partir d'artère de cordon ombilical humain, en vue d'en faire un produit "prêt à l'emploi" pour la chirurgie cardiaque, suppose ici d'utiliser 54 cochons dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, tous tués à l'issue pour prélèvement des tissus. Chaque animal est transporté entre deux établissements, endormi, ouvert au thorax, greffé, et une de ses artères coronaires est bouchée pour reproduire les conditions rencontrées en clinique. Il est ensuite réveillé puis suivi de six semaines à un an, avec une à trois anesthésies supplémentaires pour des examens d'imagerie. Le calcul d'effectif intègre une mortalité estimée à environ 20 %, soit une dizaine de cochons qui mourront avant le terme prévu.
Objectifs
L’objectif principal de ce projet est la validation d'un greffon artériel construit par ingénierie vasculaire à partir d'artère de cordon ombilical humain pour un pontage cardiaque chez un modèle animal de cochon. Ce greffon totalement d’origine humaine ainsi validé permettra de proposer un produit « prêt à l’emploi » à usage clinique sans problème de rejet. Le projet sera réalisé dans 2 établissements utilisateurs.
Bénéfices attendus
Ce projet a pour finalité de proposer un greffon naturel humain sans problème de rejet afin de répondre à un problème majeur de Santé publique : les pathologies cardio-vasculaires dont le principal traitement repose sur le pontage coronarien. Pour pratiquer cette intervention, il est nécessaire de disposer de greffons vasculaires. Or aujourd’hui, les sources possibles reposent sur les autogreffes de patients ou les greffons synthétiques. Ils présentent chacun de nombreux inconvénients tels que les complications liées à leurs prélèvements pour l’un et au fait qu’ils sont peu adaptés pour remplacer des greffons de petits diamètres pour l’autre. La validation du greffon chez l’animal le plus proche de l’homme en terme de physiologie nous permettra de disposer de données pré-cliniques pour évaluer ce greffon avant son implantation chez l’homme.
Procédures
Dans l'établissement utilisateur 1 (hébergeur), Les animaux auront tout d'abord une injection d'un calmant afin de réduire le stress dû à la manipulation. Après transport dans l'établissement utilisateur 2 (de chirurgie) , une perfusion intraveineuse sera posée afin de permettre une anesthésie générale. Une fois totalement endormi et sous traitement anti-douleur, ils subiront une intervention chirurgicale avec mini-ouverture du thorax afin de mettre en évidence le cœur et nous procéderons au pontage avec l'artère d'intérêt et occluerons une des artères du cœur afin de mettre le cœur dans les conditions physiologiques identique à la clinique. L'animal sera alors réveillé et suivi entre 6 semaines et 1 an. Durant cette phase, les animaux subiront entre 1 et 3 anesthésies supplémentaires selon le groupe afin de réaliser des tests indolores (échographies et imageries cardiaques) pour lesquels le produit de revelation sera injecté pour estimer la perméabilité du greffon.
Impact sur les animaux
La principale nuisance est la réalisation d’une chirurgie intra-thoracique chez le cochon et le maintien en vie de l’animal pendant une longue période post-opératoire. Cette longue période est nécessaire afin de s’assurer que le greffon reste perméable même à distance de l’opération.
Devenir
A la fin de la procédure, les animaux seront euthanasiés afin d'effectuer des prélèvements de tissus nécessaires aux analyses histologiques.
Remplacement
Ce travail a traversé différentes phases d'études notamment in vitro avant d'atteindre la phase préclinique sur les cochons en tant que modèle de gros animaux. Des évaluations mécaniques et cellulaires de ce greffon sont réalisés avant implantation, ce qui nous permet d'étudier et de nous assurer des propriétés du greffon, tout en remplaçant les animaux et réduisant le nombre d'animaux utilisés. Les résultats intéressants obtenus in vitro ont montré les réelles capacités de cette prothèse vasculaire. Ces résultats prometteurs nécessitent donc en vue d’essais cliniques, une validation via une vraie étude comparative sur les minipigs qui présentent des similitudes importantes d’un point de vue anatomique et physiologique avec l’homme.
Réduction
Des évaluations du vaisseau sont réalisées avant greffe afin de valider ses propriétés et de n'implanter que des vaisseaux de qualité. Ceci permet de réduire le nombre d'animaux utilisés. Les différences intergroupes sont évaluées par le test statistique adéquat. En tenant compte de la mortalité estimée pour ce modèle à environ 20%, 54 cochons sont nécessaires afin d’obtenir une étude statistiquement exploitable.
Raffinement
Les animaux seront hébergés en box collectif afin de limiter l’angoisse, le stress des animaux en respectant le quota d’animaux par box. Les cochons seront intubés, sédatés et reçoivent un traitement antalgique continu pendant toute l'opération. La fréquence, le rythme cardiaque et respiratoire de l'animal seront suivis en continu. Toute modification de ces paramètres signale un réveil, une douleur ou un inconfort de l’animal et induirait alors un réajustement immédiatement des traitements permettant de limiter les souffrances au maximum. En suivi post-opératoire : Prise d’antibiotiques en prévention d'office pendant les 7 jours suivants l'opération avec des comprimés à croquer 2 fois par jour ainsi qu'un traitement antalgique par patch pendant 3 jours au minimum et plus si nécessaire. Un protocole empêchant la coagulation du sang est mis en place ainsi que des soins locaux antiseptiques aux abords des points chirurgicaux. Les animaux seront hébergés à l'animalerie dans un premier temps en box individuel mais permettant tout de même un contact olfactif, visuel et sonore avec des congénères présents dans les boxes en face. Ceci permettra de limiter l'angoisse et le stress des animaux. Le milieu reste enrichi avec des jouets adaptés (balles, cordes à mordre...). Les animaux seront remis en groupe selon leur état de récupération (estimé à 2 semaines).
Choix des espèces
Les minipigs ont été choisis comme modèle animal pour ce projet pour 2 raisons. Ce modèle possède une anatomie comparable à l’homme pour le système cardio-vasculaire qui permet d’implanter le greffon vasculaire dans des conditions chirurgicales similaires. De plus, le suivi des animaux s’effectuant sur une durée pouvant aller jusque un an, il faut un modèle animal avec un développement physique achevé et comparable à l'homme (adulte à 60-80kg).
Détermination du rôle de l’inflammation et des toxines bactériennes dans la mortalité liée à des infections sévères
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
Injectées dans l'abdomen avec des doses létales ou non létales de pneumocoque, opérées pour que leur caecum soit ligaturé puis perforé, saignées au sinus rétro-orbitaire ou par ponction dans le cœur quand le premier prélèvement ne suffit pas, 2 492 souris subissent des procédures d'un niveau de souffrance sévère. Le porteur décrit une altération de l'état général, une baisse d'activité et une réponse diminuée aux stimuli, sans indiquer combien d'animaux mourront de l'infection elle-même. Il affirme que la complexité de la réponse inflammatoire impose de travailler à l'échelle d'un "organisme vivant entier" et qualifie le recours au modèle d'"indispensable". Toutes sont tuées en fin de procédure, pour que leurs tissus soient prélevés et analysés.
Objectifs
Le sepsis, terme désignant les infections aiguës sévères, reste un problème majeur de santé publique, avec près de 50 millions de décès dans le monde en 2017. Cependant, les mécanismes conduisant à ces décès sont complexes et demeurent encore mal compris. En 2016, le sepsis a été redéfini comme « un état de dysfonction d’organes mettant en jeu le pronostic vital, secondaire à une dérégulation de l’inflammation (ensemble des réactions produites par le système immunitaire) induite par une infection ». Malgré cette définition, toutes les études visant à moduler ou diminuer l’inflammation dans le sepsis ont échoué à apporter un bénéfice clair et reproductible en termes de survie. En ce sens, des données montrent que le pneumocoque, germe responsable de sepsis particulièrement sévères (800 000 décès d’enfants par an), induit peu d’inflammation dans les heures suivant son injection. Un des mécanismes possibles expliquant l'importante capacité du pneumocoque à provoquer des infections sévères serait la production de pneumolysine, une toxine capable de perforer la membrane des cellules animales via une liaison aux molécules de cholestérol présentes dans la membrane de celles-ci. Ainsi, les objectifs de ce projet sont les suivants : -Comparer l'inflammation induite par des doses létales et non létales de bactéries afin de déterminer l'inflammation « normale » à une infection. -Étudier le rôle des toxines bactériennes et de l’inflammation dans la mortalité liée au pneumocoque. -Évaluer la généralisation de ces résultats à d'autres bactéries, notamment E. coli, qui sécrète une toxine équivalente à la pneumolysine, l'hémolysine. -Étudier si l'administration de cholestérol HDL pourrait agir comme un antidote vis-à-vis des toxines bactériennes (pneumolysine et hémolysine) en se liant à elles avant qu'elles n'atteignent les membranes cellulaires. -Valider la généralisation de l'ensemble de ces résultats dans un modèle de sepsis fréquemment retrouvé chez l'homme, tel que la péritonite par perforation du tube digestif (exemple : appendicite).
Bénéfices attendus
Le sepsis est toujours un problème de santé publique ce qui motiva en 2017 l' organisation mondiale pour la santé (OMS) à adopter une résolution reconnaissant le sepsis comme une priorité de santé publique dans le but d'améliorer son diagnostic et sa prise en charge. En effet, la mortalité du sepsis reste importante entre 10 et 40% selon les études et la séverité initiale. Mieux comprendre les mécanismes de la mortalité du sepsis et développer de nouvelles therapeutiques chez la souris permettraient d'ouvrir de nouvelles perspectives pour le traitement du sepsis chez l'homme. Le cas échéant, cela permettrait d'améliorer le pronostic de plusieurs millions de patients chaque année.
Procédures
Afin d'étudier les effets de la charge initiale de bactéries sur la réponse inflammatoire, nous utiliserons des injections dans l'abdomen. Les avantages de ce mode d'infection résident dans la possibilité de contrôler très précisément la dose de bactéries injectée et dans la simplicité du geste, qui est rapide et ne dure que quelques secondes. Cela permet ainsi d'administrer facilement une substance à une souris éveillée sans provoquer de stress important. Pour étudier les effets protecteurs du HDL-cholestérol dans le sepsis, nous utiliserons un modèle de ponction-ligature caecale (CLP). L’avantage de ce modèle est qu’il permet de reproduire de manière fiable une infection très fréquente chez l'homme : l’appendicite avec péritonite (appendicite avec une infection de la cavité abdominale aussi connu sous le terme de peritonite appendiculaire). Ce modèle consiste à ouvrir la cavité abdominale des souris, à retirer délicatement le caecum (partie initiale du colon à laquelle est rattachée l'appendice des souris), à le ligaturer, puis à le perforer. En fin d’intervention, la cavité abdominale de la souris est refermée. Ainsi, des bactéries du tube digestif sont libérées, provoquant une infection. les souris seront sous anesthésie pendant toute la durée de la procédure chirurgical Enfin, les souris utilisées pour évaluer l'inflammation après une infection subiront une prise de sang sous anesthésie, un geste rapide d'une durée de moins de deux minutes.
Impact sur les animaux
Les injections intrapéritonéales (IP) peuvent induire un stress léger chez les souris. Bien que l'injection de bactéries ne soit pas douloureuse en elle-même, elle provoque une altération de l'état général des souris, se traduisant par des modifications de l'aspect physique, une diminution de leur niveau d'activité et une réduction de leur réponse aux stimuli. La chirurgie (CLP) peut causer des douleurs spécifiques à l'intervention chirurgicale. De plus, en induisant un sepsis, elle entraîne également une dégradation de l'état général, une baisse du niveau d'activité et une diminution de la réactivité des souris aux stimuli. Pour les prélèvements sanguins, nous effectuerons sous anesthésie gazeuse des prélèvements au niveau du sinus retro-orbitaire en première intention et en cas de prélèvement insuffisant chez des souris très malade, nous réaliserons en seconde intention des ponctions intracardiaques toujours sous anesthésie. Ces ponctions peuvent etre sources de stress et de douleur pour les souris. Aucun autre prélèvement sanguin ne sera effectué. Ainsi, les nuisances liées aux prélèvements resteront limitées.
Devenir
Tous les animaux sont euthanasiés en fin de procédure et des prélèvements post-mortem sont réalisés pour faire des analyses des tissus
Remplacement
Les connaissances issues de cette étude in vivo ne peuvent pas être obtenues actuellement par d'autres méthodes de remplacement compte-tenu de la complexité de la réponse inflammatoire qui nécessite de travailler à l'échelle d'un organisme vivant entier. L'utilisation de modèle est donc indispensable pour montrer le rôle délétère des toxines bactériennes et d'évaluer la thérapeutique par cholesterol HDL-C ( High density lipoproteins (lipoprotéine de haute densité)
Réduction
Nous avons déterminé le nombre d'animaux nécessaire et suffisant dans chaque sous-groupe pour avoir des résultats statistiquement exploitables ; les expériences qui ont le même groupe contrôle sont effectuées en simultané pour limiter le nombre des souris contrôles.
Raffinement
Les méthodes et les mesures choisies visent à diminuer au maximum les contraintes imposées aux animaux. Les animaux seront surveillés plusieurs fois par jour par le personnel de l'animalerie et par les experimentateurs. Une anesthésie sera effectuée lors des procédures douloureuses pour l'animal et l'utilisation d'antalgiques sera systématique si l'animal présente des signes de douleur au cours de l'expérimentation. De plus, afin de limiter au maximum la souffrance et l'angoisse infligées aux animaux, les animaux seront évalués à l'aide de points limites bien définis. Ainsi, en cas de souffrance ne pouvant être soulagée par des anti-douleur, l’animal sera euthanasié.
Choix des espèces
La souris est un modèle animal idéal pour les expériences de laboratoire sur les infections, car elle permet de reproduire des infections très similaires à celles que l’on observe fréquemment chez l’homme. De plus, la souris présente l’avantage d’être un petit mammifère dont le comportement est bien connu, ce qui facilite l’évaluation de son bien-être au cours des expérimentations animales (par l'observation de sa posture, de l’aspect de son pelage, de ses comportements, etc.). Cela permet ainsi une prise en charge rapide et adaptée en cas de détérioration de son état. Certes, il existe quelques différences par rapport aux infections humaines, celles-ci sont négligeables dans le cadre de nos expériences. En effet, dans notre projet, nous nous concentrons principalement sur les facteurs liés aux bactéries, qui sont les plus couramment impliquées dans les cas de sepsis chez l’homme. Les souris infectées auront entre 8 et 14 semaines, 8 semaines correspondant au début de l'âge adulte chez cet animal. Cette tranche d'âge a été choisie car elle est couramment utilisée dans les expériences de sepsis.
Importance de la région claustro-insulaire dans la genèse et propagation des épilepsies du lobe temporal chez la souris
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Une à deux chirurgies cérébrales de une à deux heures trente, puis des injections répétées à dose croissante jusqu'au déclenchement d'une crise d'épilepsie généralisée : 197 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré à sévère. D'autres développent une épilepsie chronique du lobe temporal, avec une perte de poids et un stress métabolique pendant les 24 à 48 heures suivant l'induction, et le porteur signale de rares morts subites inexpliquées. Toutes sont tuées pour récupérer leur cerveau et vérifier la position des électrodes. Le porteur applique aux souris le protocole clinique humain, en n'administrant un anticonvulsivant qu'au-delà de cinq minutes de crise, et écrit par ailleurs qu'il n'existe "pas d'alternative tangible" à ce projet.
Objectifs
L’épilepsie touche environ 1% de la population mondiale et, dans 30% des cas, aucun médicament ne permet le contrôle des crises. Cette forme de la maladie dite pharmaco-résistante est souvent associée à de nombreuses comorbidités et complications (ex. troubles cognitifs). Son coût pour la société est estimé à 14 milliards d’Euros par an en Europe et, malgré l’accès à plus d’une quinzaine de nouveaux médicaments anti-crises, le taux d’épilepsie réfractaire n’a pas changé en 30 ans. Ce constat difficile est en partie due au fait que nous ne comprenons pas bien les mécanismes de propagation et de généralisation des crises épileptiques dans le cerveau. Le cortex insulaire et le claustrum, sont connues pour être impliquées dans cette propagation des activités épileptiques. Ce projet a ainsi pour but d’étudier en détail comment cette région claustro-insulaire, participe à la propagation des épilepsies dans le cerveau et le cas échéant de tester différentes approches thérapeutiques ciblées spécifiquement à cette région.
Bénéfices attendus
Mieux comprendre comment l’activité épileptiques se propagent et généralise est de première importance pour pouvoir développer de nouvelles cibles thérapeutiques. A court et moyen terme, ce projet ainsi vise à apporter des réponses quant à la dynamique des activités de réseaux dans conditions physiologiques extrêmes et pathophysiologiques qui devraient intéresser non seulement la communauté scientifique travaillant sur l’épilepsie mais aussi de manière plus large qui s’intéresse au claustrum, à l’insula et aux interactions des réseaux neuronaux. Enfin, le but final de ce projet est de confirmer ou d’infirmer le claustrum ou l’insula comme cibles thérapeutiques pour les épilepsies pharmaco-résistante du lobe temporal. A plus long-terme, nous espérons donc pouvoir utiliser cette étude pour développer de nouvelles approches de prévention des crises liés à cette zone que ce soit par thérapie génique ou stimulation profonde.
Procédures
Les animaux subiront une à deux chirurgies sous anesthésie générale et avec analgésie. Ces chirurgies sont relativement courtes entre 1h et 2h30. De plus, la plupart des animaux vont subir soit une ou plusieurs crises aigues généralisées (une crise dure quelques secondes à minutes) soit développer une épilepsie du lobe temporal. Tous les animaux seront suivis de près après chirurgie et induction d’une crise et le cas échéant traités avec des soins adaptés (ex : analgésique pour la douleur, anti-convulsant pour la crise). Enfin, les animaux seront hébergés en groupe, cependant, pendant 2 à 3h, certains animaux devront être isolé pour l’expérimentation. Dans ce cas, ils seront habitués au préalable à la cage d’expérimentation.
Impact sur les animaux
Toutes les procédures impliquent une ou plusieurs chirurgies sous anesthésie générale. Cette intervention entraine une douleur modérée qui sera atténué par un analgésique avant et pendant l’opération et des analgésiques pendant les 5 jours postopératoires. De plus, cela entraine une déshydratation légère de courte durée qui sera prévenue par une dose de sérum physiologique durant la chirurgie. Un minimum d’une semaine post-chirurgie est donnée aux animaux avant l’habituation progressive à la cage d’expérimentation. Crises aigues induites : Injection intrapéritonéale répétée entraine une douleur légère de courte durée. Le nombre d’injection a été optimisé pour minimiser la douleur liée à cette intervention. Dans de très rare cas, les animaux peuvent subir une mort subite inexpliquée non prévu. Cependant, afin d’éviter cela, nous utilisons un modèle avec une augmentation progressive de la dose jusqu’à induction d’une crise généralisée après quoi l’animal est euthanasié. Crises épileptiques induites ou spontanées : les crises peuvent entrainer un stress de courte durée. Pendant la période post-crises, les animaux présentent très souvent une atonie et tout sera fait pour éviter de perturber les animaux pendant cette période critique. De plus, l’induction de l’épilepsie entraine un stress métabolique/malnutrition chez beaucoup d’animaux avec une perte de poids durant les 24 à 48h post-induction que la plupart vont récupérer rapidement au cours de prochains jours.
Devenir
Tous les animaux de ce projet seront euthanasiés afin de récupérer leurs cerveaux pour des études complémentaires importantes sur la localisation de nos électrodes, et l’expression de nos outils géniques.
Remplacement
Il n’existe pas d’alternative tangible pour ce projet. En effet, notre étude utilise des méthodologies impossibles à utiliser chez l’homme/patients. Des modèles de simulations informatiques complémenteront notre étude mais nous devons d’abord avoir une compréhension très claire du rôle de ces régions dans la propagation des crises épileptiques.
Réduction
La réduction du nombre d’animaux s’effectue de deux manières dans notre projet. D’une part par le choix de contrôle interne à chaque animale dès que possible et d’autre part par l’utilisation de modèles statistiques adaptés afin de réduire au maximum le nombre d’animaux sans compromettre l’interprétation des résultats.
Raffinement
Les animaux seront tous hébergés en groupe avec un suivi hebdomadaire renforcé sur l’états de chaque individu en termes de bien-être. De plus, nous effectuons une habituation progressive à la cage d’expérimentation. Pour les modèles d’épilepsie utilisés, un protocole de suivi de la crise épileptique a été optimisé. En effet, comme pour les patients, si la crise dure moins de 5 minutes, l’animal n’est pas traité pour cette crise sauf être mis au calme. En revanche, si la crise dure plus de 5 minutes, l’animal se verra administrer un anti-convulsant. Pour toutes chirurgies, les animaux seront anaesthésiés de maniere générale avec l'administration d'analgésiques appropriés en amont, durant et après l'opération pendant plusieurs jours. De plus, tous les animaux seront suivis post-chirurgie / induction d'épilepsie pendant plusieurs jours de manière renforcée pour limiter au maximum stress et douleur à l'aide de grille d'évaluation. Enfin, les points limites stricts propre à chaque procédure du projet seront appliqués afin d'apporter des soins adaptés le cas échéant.
Choix des espèces
Ce projet utilise des modèles de souris adultes épileptiques pour étudier au mieux les épilepsies du lobe temporal chez les patients adultes. En effet, l’étude proposée ainsi que les méthodologies utilisées ne sont pas applicables aux patients. De tous les modèles expérimentaux, le cerveau de souris offre un grand nombre d’avantage : Il est structurellement très proche du cerveau humain, et il est assez gros pour permettre l’utilisation de méthodes d’enregistrements précises. De plus, par rapport au rat ou au primate, la souris permet d’utiliser un éventail très large d’outils génétique, développé dans cette espèce. Enfin, Il existe un très grand nombre de modèles d’épilepsie acquise et génétique qui reproduisent fidèlement différentes épilepsies qui pourrait être utilisé dans de futurs projets pré-cliniques.
Etude de la fonction de Kat2b et autres mécanismes moléculaires dans le développement de la Fibrose Hépatique
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
Soumises à six régimes ou traitements destinés à abîmer leur foie, 1 200 souris passent cinq jours en cage métabolique, subissent des tests de quatre heures toutes les deux semaines, des prélèvements de sang à la queue, des injections d'insuline et de pyruvate, puis un prélèvement derrière l'œil sous anesthésie. Les procédures vont d'un niveau de souffrance léger à sévère, et toutes les souris sont tuées par dislocation cervicale pour prélèvement du foie. Le porteur, qui travaille sur des souris privées du gène Kat2b dans le foie, ne retient comme effets indésirables attendus qu'un stress lié aux manipulations et des troubles digestifs, alors que le projet consiste à provoquer une fibrose hépatique. Le texte annonce 60 souris par génotype pour cinq procédures, sans expliquer comment il parvient au total de 1 200.
Objectifs
Notre projet vise à définir le gène de la lysine acetyl transferase 2B (KAT2B) comme un gardien de l'identité des hépatocytes et une cible pharmacologique pour contrecarrer la perte d'identité et de fonction hépatocytaire caractérisant les foies gravement lésés.
Bénéfices attendus
Le contrôle et le rétablissement de l’identité hépatocytaire émergent comme des voies thérapeutiques potentielles dans les formes graves d’atteinte à la fonction du foie. En identifiant un acteur pouvant être ciblé pharmacologiquement dans ce but, notre projet fera passer un cap permettant d’envisager plus sérieusement cette approche thérapeutique. D’autre part, en y adossant le développement d’organoïdes de foie humain, ce projet contribuera à fournir un modèle pertinent vis-à-vis de la recherche translationnelle.
Procédures
La totalité des souris sera soumise à différentes régimes ou traitements (6 protocoles de traitements ou régime) associés à des tests métaboliques et cages métaboliques (5 jours) afin de mesurer l'éfficacité des traitements provoquant la dysfonction hépatique et le rôle de nos gènes d'inéterets ou molécules pharmacologiques dans la physiopathologie hépatique. Ces tests métaboliques seront réalisés tous les 2 semaines sur les mêmes animaux afin de réduire le nombre d'animaux utilisés pendant une durée de 4 heures. La totalité des souris sera soumise à un prélèvement sanguin à la veine caudale lors des tests de tolérance au glucose afin de determiner l'insulinémie et la glycémie. La totalité des souris sera soumise à une injection intra péritonéale d'insuline et de pyruvate. Un prélèvement de sang par voie rétro-orbitaire d'une durée de 3 minutes sera réalisé sous anesthésie gazeuse à l’isoflurane à l'issu des protocoles expérimentaux. Nous utiliserons 60 souris de chaque génotype (wt/ko) pour les 5 procédures, traitées ou non avec l'activateur pharmacologique.
Impact sur les animaux
L'effet indésirable qui pourrait être attendu sur les animaux est l'apparition d'un stress en lien avec la manipulation des animaux. Le développement d'une fibrose du foie pourra également générer des effets indésirables, notamment des troubles digestifs.
Devenir
A l'issu des protocoles, les souris seront euthanasiées par dislocation cervicale après anesthésie générale de l'animal. Des dissections des échantillons biologiques seront réalisées pour mener les études histologiques, moléculaires et épigénétiques.
Remplacement
Nos objectifs sont de mieux comprendre la physiopathologie de stéatose hépatique. Pour cela, la validation chez l'animal est une obligation pour déchiffrer les mécanismes moléculaires et physiopathologiques à l'origine de CETTE maladie. Nous devons donc utiliser des souris génétiquement modifiées pour identifier certains gènes intervenant dans le dévelopement de cette maladie. Il est nécessaire de travailler sur un organisme entier vivant pour reproduire la physiopathologie complexe de la stéatose hépatique, car cette maladie fait intervenir plusieurs types cellulaires dans le foie mais également d'autres organes comme l'intestin. Il est donc impossible de modéliser ces interactions complexes in vitro.
Réduction
Pour définir statistiquement le nombre d'animaux, une étude statiistique (utilisation du logiciel gpower pour definir le nombre d'animaux necessaires) est utilisée pour réduire au minimum le nombre d'animaux, permettant ainsi de générer le nombre exact d'animaux par expérimentation en fonction des paramètres recherchés (glycémie, poids, ...).
Raffinement
Un suivi quotidien et une observation des animaux sont réalisés par les membres de l'équipe de l'animalerie dans laquelle les animaux sont hébergés. Les membres de l'équipe travaillant sur ce projet suivent également les animaux afin de garantir leur bien-être et minimiser au maximum leurs éventuelles souffrances. L'état général des animaux est évalué tous les jours par des observations quotidennes et pesées hebdomadaires.
Choix des espèces
La souris génétiquement modifiée reste le meilleur modèle pour étudier l'effet d'un gène sur le développement d'une maladie. Nous utiliserons donc des souris invalidées pour notre gène d’intéret spécifiquement au niveau hépatique. Ces souris seront soumises à différents traitements régimes afin de mimer le développement d’une maladie du foie. Les animaux utilisés sont des souris adultes âgées de 8 à 12 semaines (pesant entre 20 et 30g) possédant un système digestif et immunologique mature, permettant l'étude d'un système physiologique digestif optimal.
Étude et manipulation de l’activité neuronale dans les processus mnésiques en comportement et pendant le sommeil
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
Chaque souris subit une ou deux chirurgies cérébrales, dont une implantation d'électrodes pouvant durer six heures, puis un conditionnement par chocs, douze stimulations en moyenne par journée sur trois journées, et jusqu'à 1 500 stimulations intracérébrales. 1 680 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance sévère, isolées pour protéger leur implant, ce que le porteur reconnaît susceptible d'avoir des répercussions émotionnelles. Il qualifie pourtant ces chocs de stimulations "désagréables (ou très légèrement douloureuses)", et justifie l'effectif par un taux de réussite technique attendu entre 50 et 75 %. Toutes sont tuées pour vérifier après coup la position des électrodes dans leur cerveau.
Objectifs
La peur est souvent étudiée chez les rongeurs en analysant leur réaction face à une situation menaçante. Jusqu’à présent, les recherches se sont principalement concentrées sur l’immobilité des animaux en réponse au danger, en mesurant le temps qu’ils passent dans cet état. Cependant, cette approche ne reflète pas toute la diversité des stratégies de défense observées dans la nature. Pour mieux comprendre ces comportements, notre laboratoire a mis en place une expérience où une souris explore un environnement composé de deux zones distinctes, dont l’une est associée à une situation aversive. Cette approche permet d’observer une large gamme de réactions en fonction de la distance perçue par l’animal par rapport à la source du danger. Nos premiers résultats suggèrent que l’immobilité adoptée par les rongeurs n’est pas un état unique, mais qu’elle se manifeste sous différentes formes, chacune étant liée à des mécanismes cérébraux et corporels distincts. L’objectif de notre projet est d’identifier les interactions entre le corps et le cerveau qui influencent ces réactions défensives et d’explorer comment elles varient en fonction du contexte et de la proximité du danger.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à mieux comprendre les mécanismes électrophysiologiques impliqués dans la mémoire, la panique et l’anxiété. A court terme, le projet permettra d’élucider le rôle des oscillations cérébrales et de la relation corps-cerveau dans les troubles anxieux ou dans le fonctionnement et la formation de la mémoire chez la souris, mais également de façon translationnelle chez l’Humain. A plus long terme, ces connaissances pourront conduire au développement de thérapies plus ciblées et efficaces pour lutter contre divers troubles anxieux ou paniques, et donc avoir un impact clinique concret. Les modèles rongeurs sont des modèles de choix pour l’étude du comportement et de ses bases physiologiques, car ils présentent des mécanismes cognitifs complexes et une cartographie fonctionnelle transposables aux humains. Le modèle souris est en particulier adapté aux études comportementales pour sa rapidité d’adaptation. De plus, il s’agit de l’espèce pour laquelle nous avons le plus de données électrophysiologiques préexistantes et pour laquelle l’outil pharmacologique et les modèles génétiques sont les plus développés ce qui permettra de faire le lien avec les études existantes et réduire in fine le nombre d’animaux.
Procédures
L’ensemble des animaux de ce projet subiront une ou deux chirurgies sous anesthésie générale comprenant une injection cérébrale (30 minutes à 2h) et/ou une implantation d’électrodes (4 à 6h). Les d’animaux subiront un protocole de conditionnement aversif (12 stimulations en moyenne par journée, 3 journées chacune espacées d'au moins une semaine). Pendant ce protocole, les souris recevront également des stimulations intracérabrales (pendant l’éveil ou le sommeil, le nombre dépendant très fortement de la manipulation voulue, allant de 50 à 1500) ou un traitement pharmacologique (une injection par après-midi de conditionnement). La durée maximale des enregistrements sera de 4 mois au total (18 semaines après la chirurgie).
Impact sur les animaux
Les principales nuisances ou effets indésirables attendus concernent essentiellement les méthodes d'implantation d'électrodes, ainsi que l'usage d'implants. Les nuisances qui pourraient apparaître sont les suivantes: - À court terme (de 0 à 24h après la chirurgie), les nuisances potentielles liées aux interventions chirurgicales, comme les risques anesthésiques, l'hypothermie, ou les hémorragies. - À moyen terme (1 à 7 jours) les nuisances seraient liées aux risques d’infections locales du tissu cérébral, ou risques d’ischémie, faisant suite à la procédure d’implantation d’électrodes ou de fibres. - À long terme (au-delà de 15 jours) des nuisances liées à la présence physique de l'implant, telles que des chocs ou des difficultés de mouvement peuvent apparaitre. L'isolement nécessaire à la protection des implants peut conduire à des répercussions émotionnelles. L'usage de câbles connectant l'implant au matériel d'enregistrement, bien que potentiellement restrictif. - Le protocole de conditionnement aversif implique d'utiliser des stimulations désagréables (ou très légèrement douloureuses) pour l'animal (nécessaire afin d’étudier les réactivations associées à la peur) ce qui peut modifier son comportement sur le long terme et occasionner de la prostration.
Devenir
A l’issue des procédures, les animaux seront euthanasiés pour permettre la récupération des cerveau et la vérification de la localisation des électrodes et/ou des sites d’injection.
Remplacement
Notre objectif est d’étudier les réactivations en lien avec la mémoire, panique et l’anxiété. Ces études ne peuvent pas, pour le moment, être réalisées in vitro, ex vivo ou in silico. Nous examinons des réponses électrophysiologiques et des paramètres physiologiques essentiels, tels que la respiration et le rythme cardiaque, qui nécessitent un organisme complexe et proche physiologiquement de l’être humain pour des comparaisons pertinentes. La souris est donc indispensable pour notre projet, étant le seul modèle qui satisfait à l'ensemble de ces exigences.
Réduction
Afin de minimiser l’utilisation d’animaux, nous améliorerons l’efficacité des différentes procédures chirurgicales et le suivi longitudinal des animaux. L’utilisation de différents sites d’implantation des électrodes nous permet de récolter un nombre conséquent de données par animal, permettant ainsi de réduire le nombre total d’animaux utilisés pour répondre à différentes questions. Le nombre d'animaux requis pour ces expériences sera réduit au minimum nécessaire pour pouvoir réaliser des tests statistiques à partir de nos résultats avec une puissance suffisante. Étant donné que nos résultats dépendent de la qualité des signaux recueillis par les électrodes implantées, des fois de l’expression du virus, de l’implantation des fibres ou des électrodes de stimulation, et de l’efficacité du conditionnement aversif, nous nous attendons à un taux global de succès situé entre 50 et 75%, soit un nombre total d’animaux de 1680. Ce chiffre prend en compte l’implantation optimale des électrodes, le maintien de l’intégrité du connecteur et la variabilité des expériences comportementales.
Raffinement
Nous veillons à réduire autant que possible l’inconfort, la douleur et la souffrance des animaux tout au long de nos expériences. Avant toute intervention, les animaux bénéficient d’une semaine d’acclimatation incluant des manipulations douces quotidiennes pour diminuer leur stress lié aux interactions avec les chercheurs et améliorer la fiabilité des résultats. Leur environnement est enrichi par des éléments tels que des dômes et des tubes pour favoriser leur bien-être. Les procédures chirurgicales suivent strictement les réglementations en matière d’anesthésie et d’analgésie. Après les interventions, une période de convalescence d’une semaine est prévue, sans aucune manipulation expérimentale, afin de garantir une prise en charge optimale. Pendant cette période, les animaux font l’objet d’un suivi attentif par le personnel animalier et les chercheurs, avec des observations régulières pour détecter tout signe de douleur ou de mal-être. Un système d’évaluation adapté est utilisé pour identifier rapidement les signes de souffrance ou de complications. Cela permet de mettre en place des mesures adaptées, comme des traitements pour soulager la douleur ou, dans les cas les plus sévères, une euthanasie pour éviter toute souffrance prolongée.
Choix des espèces
Les modèles rongeurs sont des modèles de choix pour l’étude du comportement et de ses bases physiologiques, car ils présentent des mécanismes cognitifs complexes et une cartographie fonctionnelle transposables aux humains. Le modèle souris est en particulier adapté aux études comportementales pour sa rapidité d’adaptation. De plus, il s’agit de l’espèce pour laquelle nous avons le plus de données électrophysiologiques préexistantes et pour laquelle l’outil pharmacologique et les modèles génétiques sont les plus développés ce qui permettra de faire le lien avec les études existantes et réduire in fine le nombre d’animaux. Nous utiliserons donc le modèle souris. La procédure de stéréotaxie nécessite d’utiliser des animaux dont la croissance du crâne est stabilisée. C’est pourquoi, en accord avec la littérature, nous réaliserons les implantations d’électrodes chez des animaux ayant entre 7 et 9 semaines. Les enregistrements seront réalisés jusqu’à 4 mois après l’implantation.
Impact du réchauffement climatique sur le muscle squelettique sain, dystrophique ou en régénération
- Recherche fondamentale
- Système musculosquelettique
1 380 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures d'un niveau de souffrance sévère. Elles reçoivent une sonde de température sous la peau, subissent la destruction d'un muscle par injection de cardiotoxine ou la ligature d'une artère de la patte, puis sont exposées à une ou trois vagues de chaleur de cinq jours, avec un risque de déshydratation, d'atteinte cardiaque et rénale et une mortalité accrue pour les plus atteintes. Certaines sont dystrophiques, d'autres âgées de seize mois, choisies pour représenter les populations humaines vulnérables à la canicule. Le porteur affirme qu'il est rare d'observer des signes de souffrance passé les vingt-quatre heures suivant la lésion musculaire, et conclut que le recours à la souris reste "essentiel" pour étudier les effets du réchauffement climatique sur le muscle.
Objectifs
Les vagues de chaleur liées au réchauffement climatique affectent de plus en plus notre santé et notre bien-être, notamment des personnes les plus vulnérables. Une vague de chaleur est une période où des températures anormalement élevées s’accumulent localement au cours d’une série de jours et de nuits inhabituellement chauds. La chaleur a un effet immédiat sur l’organisme, dès les premières augmentations de température. Lorsqu’il est exposé à la chaleur, le corps humain active des mécanismes de thermorégulation qui lui permettent de compenser l’augmentation de la température (transpiration, augmentation du débit sanguin au niveau de la peau par dilatation des vaisseaux cutanés, etc.). Il peut cependant arriver que ces mécanismes de thermorégulation soient débordés et provoquent un stress thermique conduisant à des maux de tête, des nausées, des crampes musculaires, de la déshydratation, et pour les formes les plus graves le décès. Des températures élevées entraînent d’autres effets sanitaires indirects, tels que l’aggravation des maladies chroniques sous-jacentes (maladies cardiovasculaires, diabète, asthme et troubles mentaux). Alors que le muscle squelettique joue un rôle majeur dans la thermorégulation par transfert de la chaleur vers la peau, l’impact des vagues de chaleur sur l’homéostasie et la régénération du muscle n’est pas connu.
Bénéfices attendus
Ce travail offrira une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels les vagues de chaleur perturbent l’homéostasie du muscle sain ou dystrophique chez des sujets jeunes ou âgés et la régénération du muscle lésé ou ischémié.
Procédures
Les procédures invasives sur animal anesthésié sont au nombre de cinq : 1. Implantation d’une sonde de température en sous-cutané sur animal anesthésié (1 fois, durée : 5 min) 2. Modèle de régénération musculaire par injection de cardiotoxine sur animal anesthésié (1 fois, durée : 10 min) 3. Modèle d’ischémie des membres inférieurs sur animal anesthésié (1 fois, durée : 20 min) 4. Mesure de la force musculaire sur animal anesthésié (Aurora) (1 fois, durée : 30min) et 5. Prélèvement de sang par la veine cave sur animal anesthésié (1 fois, durée : 2 min). Les procédures non ou peu invasives sur animal anesthésié ou vigile sont au nombre de cinq : 1. Exposition à une vague de chaleur isolée ou répétée (1 fois 5 jours, ou 3 fois 5 jours) 2. Échographie cardiaque ou rénale sur animal anesthésié (durée : 20 minutes) 3. Vélocimétrie laser-doppler (évaluation perfusion sanguine) sur animal anesthésié (4 fois, durée : 15 min) 4. Test d’agrippement sur animal vigile (2 fois, durée : 5 min) et 5. Récolte d'urine après miction spontanée sur animal vigile (1 fois, durée : 2 min)
Impact sur les animaux
Les nuisances attendues sont principalement du stress lié à la contention et aux manipulations sur animal vigile (test d’agrippement). Les effets indésirables sont principalement ceux liés à l’exposition aux fortes chaleurs et à la récupération post-chirurgie (modèle de régénération musculaire) ; pouvant conduire à une déshydratation, et une atteinte cardiaque et rénale avec une mortalité accrue pour les animaux les plus atteints. Les effets indésirables seront la perte de poids (10%), une altération de leur apparence physique (manque de toilettage, poil ébouriffé, paupière fermée, posture anormale) ou un comportement anormal (mobilité réduite, agressivité). Dans notre expérience, il est rare d’observer des signes de souffrance chez l’animal ayant subi une lésion musculaire (que ce soit par un agent chimique ou à la suite de la ligature de l’artère fémorale) passer les 24h premières heures post-lésionnelles, suggérant que la période critique sera principalement celle de l’exposition des animaux à la vague de chaleur.
Devenir
A la fin de chaque procédure, tous les animaux seront mis à mort. Leurs organes seront prélevés afin de réaliser des analyses histologiques et/ou moléculaires nécessaires pour atteindre les objectifs de notre étude.
Remplacement
Afin de tester l’impact direct des températures élevées sur la biologie de la cellules satellites, des expériences de culture cellulaire à température standard (37°C) ou forte température (40°C) seront menées indépendamment. Pour répondre à notre question biologique, le remplacement total par de la culture cellulaire n'est pas envisageable. En effet, les modèles in vitro ne rendent pas compte de l'immense complexité des interactions physiopathologiques qui existent entre les populations cellulaires au sein d’un organisme ou d’un tissu entier. L'utilisation de modèles animaux reste essentielle afin d’étudier les effets délétères du réchauffement climatique sur le muscle squelettique. La souris est le modèle de choix en raison des similitudes des systèmes de réparation du muscle squelettique humain. Par ailleurs, les souris âgées ou dystrophiques peuvent fournir des notions importantes sur l’impact des vagues de chaleur sur le muscle squelettique dans les populations vulnérables, avec une grande pertinence pour la santé humaine.
Réduction
Nous allons réduire le nombre d'animaux par l'utilisation des méthodes non invasives (échographies cardiaque et rénale, vélocimétrie laser-doppler, test d’agrippement) permettant de répéter les analyses sur le même animal au cours de la maladie, mais aussi grâce à l'utilisation de tests statistiques appropriés et au fait d’utilisation de la patte controlatérale comme contrôle sans lésion. De précédentes expériences ont démontré que : - des groupes de n=10 animaux par groupe expérimental sont nécessaires pour les analyses histologiques et moléculaires compte tenu de la variabilité biologique de la réponse au stress thermique. - des groupes de n=15 animaux par groupe expérimental sont nécessaires pour les évaluations fonctionnelles compte tenu de la variabilité inter-individuelle dans nos deux modèles chirurgicaux de régénération musculaire et de la mortalité potentielle des animaux exposés à la canicule.
Raffinement
Les animaux importés pour les besoins expérimentaux sont laissés en acclimatation une semaine avant toute manipulation. Pour raffiner, la souffrance des souris sera réduite en utilisant des sédatifs et analgésiques. Pour les échographies, la vélocimétrie laser-doppler et les modèles chirurgicaux, les souris seront anesthésiées et des injections d’antidouleurs seront faites en pré- et post-opératoire afin de limiter la douleur. Les animaux seront examinés de façon biquotidienne pendant les 5 premières jours suivant la chirurgie et l’exposition aux fortes chaleurs afin de vérifier leur état général de santé. Tout au long de l’étude, nous suivrons la grille d’évaluation proposée tenant compte des changements du poids, de perturbation de l'apparence physique et du comportement. Tout animal auquel aura été attribué un score élevé à cette évaluation recevra des analgésiques. Tout animal auquel aura été attribué un score trop élevé sera immédiatement mis à mort. La qualité de l'élevage est améliorée en enrichissant les cages expérimentales avec des bâtons à ronger, des éléments permettant la nidification (papiers, maison en carton) ainsi qu’un accès illimité à la nourriture et à l’eau de boisson.
Choix des espèces
La souris est un modèle de choix car la physiologie du muscle squelettique est proche de celle de l’Homme. Elle a également l’avantage indéniable de permettre l’utilisation des souris génétiquement modifiées. Les souris présentant une délétion du gène de la dystrophine permettent de mimer la myopathie humaine de Duchenne. Des souris transgéniques permettant l’expression d'une protéine fluorescente verte dans les cellules satellites seront utilisées et faciliteront ainsi leur analyse spatiale en histologie et leur tri en cytométrie en flux pour l’analyse ultérieure de leur potentiel myogénique en culture ou de leur expression génique différentielle. La souris offre également l'avantage d'être de petite taille et de facilite l’exposition d’un plus grand nombre d’animaux dans la couveuse thermostatée. Nous maitrisons les modèles chirurgicaux de lésion musculaire pour lesquels nous n’avons aucune mortalité post-opératoire. Enfin, nous maitrisons les outils permettant les évaluations fonctionnelles et structurelles du muscle squelettique et des cellules satellites in vivo ainsi que ex vivo chez la souris. Nous utiliserons des animaux adultes jeunes de 8 semaines. A ce stade, les muscles sont parfaitement formés et les cellules satellites résident en périphérie de la fibre musculaire à l’état de repos. Nous utiliserons également des souris âgées de 16 mois pour évaluer l’influence de l’âge un facteur de vulnérabilité majeure dans l’impact du réchauffement climatique sur la santé humaine.
Etude de la biodistribution de nanoparticules pour la délivrance d’ARN chez un modèle murin d’inflammation intestinale aigüe et chronique
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
Les souris qui servent à l'apprentissage des gestes sont des animaux écartés d'autres projets en raison de leur sexe, dont le porteur indique qu'ils auraient de toute façon été tués. 256 souris vont être utilisées au total, 160 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et 96 un niveau sévère, toutes tuées à l'issue. Elles sont épilées sur le dos, reçoivent jusqu'à six administrations intrarectales sous anesthésie et un gavage, et une inflammation intestinale leur est provoquée par un agent chimique, avec perte de poids, selles modifiées et sang dans les selles. Le porteur annonce un projet qui "pourrait transformer le traitement des maladies inflammatoires", quand l'objet immédiat se limite à suivre où vont des nanoparticules d'ARN dans le corps et à vérifier leur tolérance à court terme.
Objectifs
Les maladies inflammatoires de l’intestin sont des troubles auto-immuns caractérisés par une inflammation sévère et récurrente de la paroi du tube digestif. Ces maladies, en augmentation dans les sociétés modernes, sont graves et les traitements actuels peinent à offrir une efficacité durable, entraînant souvent des effets secondaires pour les patients. Il est donc important de développer des approches thérapeutiques nouvelles et mieux ciblées. Ce projet de recherche a pour but de mettre au point une approche thérapeutique innovante, utilisant un nanosystème capable d’améliorer la prise en charge de ces pathologies inflammatoires. Ce projet d’expérimentation sur un modèle animal vise précisément à étudier la distribution de nanoparticules à base d’ARN, biodégradables et biocompatibles, dans un modèle de maladie intestinale inflammatoire (comme celles de type Crohn et colite ulcéreuse). Le projet s’inscrit dans une démarche scientifique et médicale visant à répondre aux interrogations suivantes : 1. Suivre la distribution et le ciblage des nanoparticules à ARN : Comprendre comment ces nanoparticules se répartissent dans l’organisme après une administration orale, et voir si elles ciblent efficacement les zones inflammatoires de l’intestin. 2. Évaluer la sécurité et la dégradation des nanoparticules : Analyser la tolérance des nanoparticules chez l’animal en vérifiant l’absence d’effets toxiques à court terme, ainsi que leur biodégradation et élimination. Pour atteindre ces objectifs, plusieurs nanosystèmes à base d’ARN ont été conçus et validés. Leur stabilité a été démontrée en conditions simulées (environnements gastriques et intestinaux), et leur compatibilité avec des cellules murines et épithéliales a été testée avec succès en laboratoire. Le passage à des études sur un modèle animal est donc maintenant nécessaire pour confirmer leur potentiel en tant que traitement des inflammations intestinales, ainsi que leur sécurité et leur efficacité. Ainsi, nous évaluerons la biodistribution de ces nanoparticules à partir du système digestif, une donnée cruciale pour l’évaluation future de leur potentiel thérapeutique.
Bénéfices attendus
Les inflammations chroniques, comme la maladie de Crohn ou la colite ulcéreuse, représentent un défi thérapeutique en raison de leur nature chronique et de l’absence de traitements ciblés. Les nanoparticules à base d’ARN offrent un potentiel thérapeutique innovant, avec des applications pour délivrer des agents anti-inflammatoires directement aux zones affectées, réduisant ainsi les effets secondaires systémiques. Ce projet vise à étudier la biodistribution de nanoparticules biodégradables et biocompatibles dans un modèle murin de maladies inflammatoires aigüe et chronique de l’intestin. Bénéfices à court terme : Le projet fournira des données sur la répartition biologique et la biocompatibilité de ces nanoparticules, en évaluant leur capacité à cibler les tissus intestinaux inflammés et leur tolérance chez les animaux. Bénéfices à long terme : À terme, ce projet pourrait conduire au développement de nouvelles thérapies pour les maladies inflammatoires intestinales et d'autres maladies inflammatoires chroniques, offrant des traitements plus ciblés et efficaces. Il pourrait également améliorer les connaissances sur les nanotechnologies, avec des applications potentielles en thérapie génique. En conclusion, le projet pourrait transformer le traitement des maladies inflammatoires, offrant à la fois des bénéfices immédiats en recherche fondamentale et des retombées cliniques à long terme pour les humains et les animaux.
Procédures
Dans les différentes procédures : - les animaux seront épilés sur une petite zone du dos - les animaux recevront une ou plusieurs (6 maximum) administrations intra-rectale (5 minutes maximum pour l’ensemble du geste), sous anesthésie et une seule administration par gavage oral (moins d’une minute pour le geste), sur animaux vigiles.
Impact sur les animaux
La manipulation des animaux (contention, pesée et anesthésie) pourra entraîner un état de stress. L’épilation nécessaire à la sensibilisation au produit peut créer une légère irritation. L’injection d’un agent chimique va induire une inflammation au niveau de l’intestin peut se traduire par une perte de poids, une consistance des selles particulière et une présence de sang dans les selles. L’administration par voie orale, lorsqu’il est bien maitrisé, est un geste rapide (moins d’une minute). Toutefois, cela pourrait éventuellement provoquer une légère irritation au niveau de l’œsophage.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort lorsque les gestes sont maîtrisés ou afin de réaliser des études ex-vivo post mortem.
Remplacement
Bien que les tests en laboratoire (in vitro) soient utiles pour des études préliminaires, ils ne peuvent pas simuler toute la complexité des interactions biologiques qui existent dans un organisme complet. Ces études en laboratoire nous ont déjà permis de démontrer que nos nanoparticules sont stables dans des conditions physiologiques variées (milieux qui simulent les fluides gastrique et intestinal) et qu'elles sont compatibles avec des cellules immunitaires et intestinales. Cependant, pour évaluer efficacement notre traitement dans le cadre de l’inflammation intestinale, il est indispensable d’avoir recours à des tests sur organisme vivant (in vivo). 1. Distribution et dégradation dans le corps : En utilisant un modèle in vivo, nous pouvons étudier où les nanoparticules se dirigent dans le corps après administration et comment elles se dégradent. Ces éléments sont cruciaux pour la sécurité du traitement, ce qu’une étude en laboratoire ne permet pas d’évaluer complètement. 2. Tolérance et sécurité globales : Pour garantir que le traitement ne déclenche pas de réactions indésirables ou toxiques dans un organisme entier, un modèle vivant est essentiel. 3. Interaction avec le microbiote intestinal : Le microbiote joue un rôle clé dans l’inflammation intestinale. Un modèle in vivo permet d’examiner comment les nanoparticules interagissent avec cette communauté complexe de micro-organismes, un élément qui ne peut être simulé de manière fiable en laboratoire. 4. Réalité des conditions de maladie : Les organismes vivants reproduisent les conditions pathologiques réelles, permettant ainsi de tester la réponse au traitement dans des conditions proches de celles rencontrées par les patients. 5. Effets dynamiques dans l’intestin : L’inflammation intestinale modifie des processus comme la perméabilité de l’intestin et son activité motrice, qui influencent directement l’efficacité des traitements oraux. Un modèle in vivo est donc nécessaire pour vérifier si nos nanoparticules parviennent à atteindre la cible thérapeutique. En somme, l’utilisation d’un modèle vivant permet de recréer un environnement biologique complet et complexe, essentiel pour confirmer l’efficacité, la biocompatibilité, et la sécurité de notre traitement dans des conditions proches de celles de l’humain.
Réduction
Dans la première étape de notre projet, nous allons apprendre à maîtriser deux techniques spécifiques d’administration de composés aux animaux. Il est essentiel que ces administrations soient effectuées avec précision pour réduire au maximum le stress des animaux et assurer la fiabilité des résultats futurs. Pour cet apprentissage, nous utiliserons des animaux qui ne seraient pas utilisés dans d'autres projets, par exemple en raison de leur sexe, et qui auraient autrement été euthanasiés. Dans la deuxième étape, le nombre d’animaux nécessaires a été déterminé au minimum mais néanmoins suffisant pour pouvoir réaliser une analyse statistique pertinente.
Raffinement
Pour préparer les souris au projet, nous les acclimaterons pendant une semaine pour réduire leur stress. Pendant tout le protocole, nous veillerons à leur bien-être et prendrons des précautions pour minimiser toute souffrance ou stress. Dans leurs cages, elles auront des objets comme des petites maisons et du paillage pour les distraire, et seront placées en groupes de cinq car elles sont sociables. Les souris seront transportées en toute sécurité dans des boîtes fermées et isolées du bruit. Toutes les souris seront observées pendant chaque pesée (tous les jours) afin de détecter une éventuelle apparition de signes de souffrance. Quand cela sera nécessaire, des experts montreront les techniques spécifiques pour minimiser le stress des souris. Si elles perdent trop de poids, nous ajouterons de la nourriture humide et de l'eau gélifiée pour les aider à s'alimenter. Si le rasage provoque une irritation, une crème apaisante sera appliquée, et la litière pourra être adoucie. Avant l’administration intra-rectale, les souris recevront une anesthésie légère, et nous humidifierons leurs yeux pour les protéger. Les points limites seront évalués quotidiennement à partir de l’induction de la pathologie, selon une grille de score : il varie de 0 à 4 (le détail de cette grille est explicité dans les procédures). De plus les critères comportementaux et apparences seront également pris en compte. Un traitement palliatif sera mis en place dès lors que la situation nécessaire et possible laissant une possibilité de rémission et non mise à mort systématique après 24h. Nous suivrons la distribution des nanoparticules dans leur corps en les surveillant étroitement pendant 48 heures, à des intervalles réguliers, tout en vérifiant leur poids et leur bien-être pour s'assurer qu'elles ne souffrent pas.
Choix des espèces
Le développement de nouvelles thérapies types nanosystèmes nécessite une évaluation chez le petit animal en complément des études in vitro pour déterminer leur devenir et leur efficacité in vivo. L’acquisition de données précliniques sur animaux est imposée par les autorités pour les nouveaux médicaments. La souris représente un modèle expérimental privilégié pour mimer la physiopathologie des maladies inflammatoires intestinales. Le modèle d’inflammation intestinale induite par l’agent chimique d’intérêt est déjà bien établi et mime la pathologie humaine que nous ciblons. Les Balb/c sont décrites dans la littérature pour être sensibles à l’induction d’une inflammation intestinale, contrairement à d’autres lignées. Ce modèle nous permettra donc d’acquérir les données nécessaires pour démontrer, dans un futur projet, l’efficacité thérapeutique notre nanosystème. Les animaux utilisés auront environ 6 semaines au début des procédures, conformément aux données de la littérature indiquant que les souris de cet âge sont plus réceptives au développement d'une inflammation intestinale après administration de l’agent chimique. Au-delà de cet âge, l'induction d'une inflammation intestinale devient plus difficile.
Altération du métabolisme du stroma médullaire au cours de la progression leucémique
- Recherche fondamentale
- Oncologie
Irradiées à 2 grays pendant environ trois minutes, puis greffées de cellules leucémiques sous anesthésie, 375 souris vont être utilisées, 309 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et 66 un niveau sévère. Chacune peut subir jusqu'à trois prélèvements de 50 microlitres de sang sous anesthésie, espacés d'une semaine ou de 48 heures si la proportion de cellules leucémiques dans le sang approche le point limite. Le porteur justifie le classement en gravité sévère par l'effet cumulé des manipulations et de la progression d'une leucémie aiguë myéloïde, dont les symptômes peuvent devenir graves en fin d'étude. Au plus tard 21 jours après la greffe, toutes sont mises à mort pour caractériser leur moelle osseuse, à laquelle le porteur indique ne pas pouvoir accéder autrement.
Objectifs
Ce projet cherche à comprendre ce qui, dans le milieu de la moelle osseuse de souris atteintes d'une forme légère de leucémie, aide les cellules cancéreuses à survivre et à se multiplier. Plus précisément, nous voulons savoir comment l’augmentation du nombre de cellules malades affecte leur environnement immédiat, notamment les cellules qui soutiennent et nourrissent les autres cellules (appelées cellules stromales). Nos premiers résultats montrent que cet environnement change dès les tout premiers stades de la maladie. Nous allons donc étudier si la présence de quelques cellules leucémiques (moins de 5%) dans la moelle osseuse peut déjà modifier la fréquence, les fonctions et le comportement des cellules environnantes, ainsi que leur capacité à soutenir les cellules leucémiques.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à repérer les premiers changements dans l’environnement de soutien de la moelle osseuse (appelé stroma) au début du développement de la leucémie. Ces anomalies nous aideront à comprendre comment elles favorisent l’aggravation de la maladie et préparent un terrain favorable aux rechutes. Nous espérons comparer nos résultats obtenus sur les souris avec des données humaines (provenant d’échantillons de patients ou de bases de données publiques). Cela permettra de valider nos découvertes et peut-être d’identifier de nouveaux indicateurs permettant de mieux prédire l’évolution de la leucémie.
Procédures
Selon la procédure, les animaux subiront une exposition à des rayonnements X (2Gy, environ 3 minutes), une transplantation de cellules leucémiques sous anesthésie (quelques minutes), et une série de 3 prélèvements maximum de 50µL de sang sous anesthésie (quelques minutes), espacés d’une semaine ou bien au minimum de 48h si le pourcentage de cellules leucémiques dans le sang approche sans l’atteindre le point limite fixé. Au maximum 21 jours après transplantation, les souris seront anesthésiées pour euthanasie et prélèvement d’organes.
Impact sur les animaux
Les animaux développeront une pathologie tumorale humaine potentiellement grave, ce qui justifie la classification en procédure de gravité sévère. Cette classification tient compte des effets cumulés des manipulations et de l'évolution de la maladie, même si les différentes étapes individuelles sont associées à des degrés de gravité moindres. Par exemple, la transplantation des cellules cancéreuses provoquera une brève douleur légère. Les anesthésies nécessaires pour les prélèvements sanguins (au maximum trois) et pour l’irradiation (réalisée une seule fois avant la transplantation) peuvent causer un stress de courte durée. De même, les manipulations répétées, comme les pesées, peuvent être sources d’angoisse. Cependant, c’est l’impact global de la progression de la maladie tumorale, avec des symptômes potentiellement graves en fin d’étude, qui justifie le classement en gravité sévère pour ces procédures. Cela inclut les éventuels effets sur le bien-être des animaux, qui seront surveillés en continu pour intervenir rapidement en cas d’inconfort ou de souffrance.
Devenir
Les 375 souris impliquées dans ce projet feront l’objet d’une caractérisation de la moelle osseuse qui nécessitera leur mise à mort. Il est en effet impossible d’accéder de manière non invasive à cet organe.
Remplacement
La leucémie aiguë myéloïde étant dans la catégorie des cancers « liquides », il n’est pas possible à ce jour d’établir de modèle 3D in vitro permettant de reproduire la complexité du tissu de la moelle osseuse, notamment sur des suivis dans le temps. De plus, la complexité des interactions entre les cellules leucémiques et leur environnement ne peut pas être modélisée facilement in vitro. D’autre part, les cellules leucémiques utilisées sont des cellules dont la dépendance au stroma et au microenvironnement de la moelle osseuse est primordiale pour leur survie. La souris est donc le modèle expérimental le plus adapté pour modéliser la pathologie humaine. Cependant les résultats de ces analyses in vivo prévues dans ce projet nous permettront de pouvoir ensuite modéliser in vitro ces interactions à l’aide de cellules leucémiques humaines et des lignées de cellules stromales humaines. Ainsi nous pourront remplacer les études in vivo par des analyses in vitro ce qui est une prévision relevante dans le cadre des 3R.
Réduction
Ce projet de 4 ans a été soigneusement planifié pour limiter au maximum l’utilisation d’animaux tout en obtenant des résultats fiables. Le nombre d’animaux nécessaires a été calculé avec précision en s’appuyant sur nos connaissances des modèles étudiés. Nous avons identifié des moments-clés (appelés « points de cinétique ») correspondant à des stades précoces ou modérés de la maladie, qui ne causent généralement pas de douleurs aux animaux. Pour réduire encore le nombre d’animaux, nous nous concentrons sur seulement deux moments-clés lors des principales étapes de l’étude, et nous avons utilisé un outil statistique spécialisé pour calculer combien d’animaux sont nécessaires par groupe. Ce calcul prend en compte un impact attendu d’au moins 20% entre les groupes sains et malades, avec un très haut niveau de précision (90% de puissance et un risque d’erreur de 5%). Enfin, à chaque fin d’expérience, nous collecterons tous les organes et échantillons nécessaires (comme la moelle osseuse, la rate, les ganglions et le sang) afin de réaliser un maximum d’analyses sur ces mêmes échantillons et éviter de multiplier les expérimentations. Aller jusqu’au stade avancé de la maladie dans une première étape est crucial pour obtenir suffisamment de cellules leucémiques à utiliser dans les expériences suivantes.
Raffinement
Notre connaissance des modèles nous permet de réduire le nombre de prélèvements sanguins pour le suivi de la pathologie. En effet à 14 jour post injection, la fréquence de cellules leucémiques dans la moelle osseuse est de l’ordre de 3 à 5% sous la forme d’ilots, alors qu’à J21 nous avons un envahissement d’environ 40-60% avec une couverture presque homogène des cellules leucémiques. Enfin, l’envahissement médullaire faible ou modéré n’est généralement pas associé à des douleurs chez les animaux. Dans un souci de raffinement, le suivi du développement leucémique, lorsque nécessaire, se fera par des mesures de suivi dans le temps utilisant un procédé peu ou pas invasif, à savoir les techniques de cytométrie en flux sur prélèvement sanguin réalisé sous anesthésie gazeuse. Afin d’améliorer le bien-être animal au cours de notre étude, les besoins physiologiques des animaux seront respectés (nourriture ad libitum (à volonté), cages propres, enrichissement, stabulation en groupe). L’apparition de signes d’inconfort ou d’éventuelle souffrance nous conduira à choisir l’action appropriée (comme par exemple l'apport d'un analgésique) à mener en fonction d’une grille de score du bien-être. Les animaux seront hébergés dans des salles dont les paramètres d’ambiance sont contrôlés (température : 20-22°C ; renouvèlement d’air : 15 volumes/heure; éclairage artificiel : 12h jour/12h nuit). Afin de respecter leur instinct grégaire, les souris seront stabulées par petits groupes de 3 à 5 dans des cages dont l’environnement est enrichi à l’aide de copeaux de bois compactés et/ou de coton. Les animaux feront l’objet d’une surveillance quotidienne par du personnel compétent afin de détecter précocement toute altération du bien-être animal. L’apparition de signes d’inconfort ou d’éventuelle souffrance nous conduira à choisir l’action appropriée (comme par exemple l'apport d'un analgésique) à mener en fonction d’une grille de score du bien-être.
Choix des espèces
Le recours à l’expérimentation animale se justifie par les limitations des études in vitro. En effet la complexité des interactions entre les différentes cellules composant le microenvironnement de la moelle osseuse est difficile à modéliser in vitro. En effet, les modèles 3D in vitro (sphéroïdes, organoïdes) ne sont pas encore suffisamment complexes à l’heure actuelle et ne permettent pas de reproduire la complexité du tissu de la moelle osseuse. Le projet nécessite l’utilisation d’une espèce de la classe des mammifères proche de l’Homme pour sa physiologie. L’utilisation de lignées de cellules leucémiques qui restent dépendante d’un support stromal pour survivre et proliférer est un avantage comparé à l'utilisation de lignées cellulaires ayant perdu cette dépendance. Nous utiliserons les paramètres décrits dans la littérature pour ce type de modèle d’injection de cellules leucémiques murines, c’est à dire des souris « jeunes adultes » âgées de 8 à 12 semaines au moment de la greffe.
Effets d’une supplémentation en glutamine chez des souris mâles et femelles rendues obèses par l’alimentation.
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
Les souris dont le score de grimace dépasse 7 sont mises à mort, celles dont le score reste entre 5 et 7 reçoivent un analgésique. 1 088 souris rendues obèses par un régime riche en graisses vont être utilisées, 480 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, 480 un niveau modéré et 128 sous anesthésie sans réveil. La gravité sévère vient des distensions colorectales par ballonnet, qui peuvent provoquer des lésions du rectum, auxquelles s'ajoutent des tests de tolérance au glucose et à l'insuline de deux heures répétés jusqu'à quatre fois, des gavages, des antibiothérapies et des permutations de litières entre cages de mâles qui augmentent leur agressivité. Toutes sont tuées pour prélever iléon, côlon, cæcum, foie, tissu adipeux et cerveau, afin de mesurer ce qu'une supplémentation en glutamine change à l'insulino-résistance et aux troubles digestifs.
Objectifs
L’obésité est un problème de santé publique majeur, dont la prévalence dans la population adulte atteint 17% en France. C’est une pathologie multifactorielle qui est associée à de nombreuses co-morbidités dont des troubles du contrôle glycémique et des troubles fonctionnels digestifs. En effet, l’apparition d’un diabète de type 2 est fréquemment observée chez les patients atteints d’obésité, stade précédé par une période où il existe une insulino-résistance et une intolérance au glucose. Par ailleurs, les sujets obèses de grade III ont une prévalence du syndrome de l’intestin irritable (SII) fortement augmentée (30% vs 5%), ce qui se traduit par des symptômes digestifs importants : douleurs abdominales chroniques, troubles du transit et ballonnements. Des données récentes chez l’animal et chez l’Homme suggèrent qu’une supplémentation orale en glutamine (acide aminé non essentiel) pourrait limiter la résistance à l’insuline, ainsi que les symptômes intestinaux, en améliorant la fonction de barrière intestinale. Dans une étude pilote réalisée sur 6 patients, la glutamine montrait une tendance à favoriser une perte de poids chez des femmes obèses et à améliorer l’insulino-résistance. Chez des souris soumises au stress d’évitement de l’eau (modèle WAS), il a été récemment démontré qu’une supplémentation en glutamine prévenait l’hyperperméabilité colique et réduisait la production de cytokines pro-inflammatoires. Des chercheurs américains ont quant à eux rapporté des effets bénéfiques d’un apport oral de glutamine sur les symptômes digestifs des patients SII-D. Elle limitait l’hyperperméabilité intestinale et diminuait les douleurs abdominales de 50 à 60%. La glutamine semble donc être un bon candidat pour cibler la fonction de barrière intestinale, impliquée dans les complications métaboliques et intestinales observées chez les patients obèses avec troubles fonctionnels digestifs. Ce projet a donc pour objectifs d’évaluer les effets sexe-dépendants d’une alimentation riche en graisse chez la souris et d’évaluer la capacité d’une supplémentation orale en glutamine, (i) à limiter l’insulino-résistance, (ii) à améliorer la fonction de barrière intestinale, et (iii) à moduler la composition de microbiote intestinal selon le sexe de l’animal.
Bénéfices attendus
Nous nous attendons à ce que la supplémentation orale en Glutamine ait des effets bénéfiques chez les souris obèses avec une amélioration de l’insulino-résistance et de leurs troubles fonctionnels digestifs qui pourraient s'expliquer par une amélioration de la fonction de barrière intestinale et une modulation de la composition du microbiote intestinal. Ce travail sera valorisé sous forme de publications, et éventuellement de brevets sur certains aspects mécanistiques. Ce projet fait partie intégrante d’un projet ANR retenu à l’appel d’offre 2020. Dans le cadre de ce projet ANR, une étude clinique pilote portant sur 110 patients obèses est en cours de réalisation. Si les résultats escomptés sont atteints, le projet sera étendu à un programme hospitalier de recherche clinique (PHRC) interrégional ou National. Les perspectives du projet sont de développer des interventions nutritionnelles sexe-dépendantes à faible coût pour les patients obèses afin de réduire les comorbidités telles que les complications métaboliques et les symptômes digestifs. L’ampleur de la population adulte française touchée par cette maladie demande des actions fortes et immédiates en matière de recherche et de développement. Le développement d’interventions nutritionnelles ciblées avec de la glutamine bénéficierait en priorité aux patients obèses dont le faible coût et l’innocuité ne restent plus à démontrer.
Procédures
- Procédure 1. Les souris subiront : test de composition corporelle sur animal vigile (3 tests/souris, 5 min/test), test de tolérance au glucose (OGTT) sur animal vigile (3 tests/souris, 2h/test), test de résistance à l’insuline (ITT, 3 tests/souris, 2h/test), et gavage d’une molécule fluorescente (1 procédure/souris, 1 min/souris). - Procédure 2 : identique à la procédure 2 avec en plus 1 test de viscéro-sensibilité (animal vigile, 30min/test). - Procédure 3. Les souris subiront : permutation de litière, test de composition corporelle sur animal vigile (4 tests/souris, 5 min/test), test de tolérance au glucose (OGTT) sur animal vigile (4 tests/souris, 2h/test), test de résistance à l’insuline (ITT, 4 tests/souris, 2h/test), et gavage d’une molécule fluorescente (1 procédure/souris, 1 min/souris). - Procédure 4 : identique à la procédure 4 avec en plus 1 test de viscéro-sensibilité (animal vigile, 30min/test). - Procédure 5. Les souris subiront : traitement d’antibiotiques dans l’eau de boisson (animal vigile, 7 jours de protocole, 1 fois/souris), gavage oral d’une solution de microbiote caecal (animal vigile, 2 fois/souris, 2min/souris), test de composition corporelle sur animal vigile (4 tests/souris, 5 min/test), test de tolérance au glucose (OGTT) sur animal vigile (4 tests/souris, 2h/test), test de résistance à l’insuline (ITT, 4 tests/souris, 2h/test), et gavage d’une molécule fluorescente (1 procédure/souris, 1 min/souris). - Procédure 6 : identique à la procédure 6 avec en plus 1 test de viscéro-sensibilité (animal vigile, 30min/test). - Procédure 7 : chaque souris subira un prélèvement du contenu caecal.
Impact sur les animaux
- Des administrations par gavage et des prélèvements de gouttes de sang dans la veine caudale seront réalisées au cours de ce projet. Les gavages oraux peuvent engendrer un stress de quelques secondes (nuisance légère). Quant aux prélèvements sanguins, ils peuvent engendrer une légère douleur au niveau de la queue (nuisance légère). - Une partie des souris développeront une obésité modérée après absorption d’une alimentation riche en graisses. Elles pourront ainsi développer des perturbations du contrôle glycémique, des troubles digestifs et des troubles du système cardio-vasculaire (nuisance modérée). - Des distensions colorectales seront réalisées pour certaines souris au cours de projet. La distension colorectale peut (i) engendrer un stress et une douleur chez l’animal, (ii) conduire à quelques lésions tissulaires au moment de l’introduction du ballonnet dans le rectum (nuisance sévère). - Des permutations de litières entre des cages de souris mâles seront réalisées au cours de ce projet. Elles peuvent entraîner un stress supplémentaire et une plus grande agressivité chez certaines souris mâles (nuisance modérée). - Des antibiothérapies par voie orale seront réalisées au cours de ce projet. Elles peuvent engendrer des comportements anxieux et sociaux altérés, et une augmentation de l’agressivité des animaux (nuisance modérée).
Devenir
Etant donné que l'obésité présente de nombreuses comorbidités et atteints de nombreux organes, le recours à l'expérimentation animale est nécessaire pour mieux comprendre cette pathologie et améliorer in fine les conditions de vie des patients. A chaque procédure, tous les animaux seront mis à mort car nous avons besoin d’étudier de nombreux organes cibles tels que l’iléon, le côlon, le caecum, le foie ou encore le tissu adipeux. Nous étudierons aussi le cerveau des souris (amygdales, hypothalamus, hippocampes). Il s’agira d’évaluer les effets d’une supplémentation orale en glutamine sur (i) les réseaux neuropeptidergiques impliqués dans la régulation du comportement alimentaire, et (ii) sur la neuro-inflammation qui intervient dans l’axe microbiote-intestin-cerveau.
Remplacement
Etant donné les nombreuses comorbidités touchant différents organes au cours de l’obésité, le recours à l'expérimentation animale est nécessaire pour mieux comprendre cette pathologie et améliorer in fine les conditions de vie des patients. Au regard de la règle des 3R, pour limiter le nombre d'animaux, certaines approches très mécanistiques seront menées sur des modèles cellulaires comme par exemple l'étude des voies de signalisation intracellulaires régulant la fonction de barrière intestinale. Nous maitrisons au laboratoire diverses lignées cellulaires intestinales humaines mais aussi la technique d’inserts transwell qui permet d’évaluer le passage des molécules à travers la monocouche cellulaire (systèmes compartimentés avec le compartiment basolatéral et le compartiment apical).
Réduction
Pour limiter le nombre d'animaux et en accord avec les résultats obtenus lors de nos études antérieures, chaque paramètre sera évalué sur un effectif de 12 animaux par lot. Les résultats seront comparés par des tests statistiques appropriés. On s'intéressera principalement aux effets des paramètres "Diète", "Glutamine" et "sexe" sur divers paramètres biologiques (insulinémie, adipokines, perméabilité intestinale…). La taille d'effet est calculée pour un niveau de risque fixé à 5% et une puissance fixée à 80%. La procédure expérimentale sera répétée 1 fois. Lors de la réalisation de l’expérimentation nous prévoyons une perte en animaux de 0%. Les animaux seront répartis en lots de 4 individus par cage (hors procédure 1). Le plan expérimental mis en oeuvre est emboîté. Le problème de dépendance statistique des individus appartenant à une même cage sera minimisé lors de l’analyse des données en ayant recours à des modèles statistiques à effets mixtes. Enfin, nous prélèverons de nombreux tissus de façon à mener des travaux supplémentaires sur d’autres structures d’intérêt comme le cerveau ou encore le foie, permettant ainsi de réduire le nombre d’animaux in fine.
Raffinement
D'une façon générale, les animaux seront manipulés régulièrement par les mêmes expérimentateurs pour tendre à une habituation, et hébergées au nombre maximum de 4 animaux par cage avec de l’enrichissement (tunnel, papier kraft). Afin de limiter le stress occasionné par le transport, une période d’acclimatation d’une semaine après réception des souris sera maintenue avant tout début de protocole. Pour prendre en charge la douleur, une évaluation de la souffrance sera réalisée une fois par jour à l’aide de la « Mouse Grimace Scale » développée par Langford et ses collaborateurs. Cette méthode sera tout particulièrement utilisée lors du test du viscéro-sensibilité. Lorsque la somme des scores sera comprise entre 5 et 7 (douleur modérée), les animaux recevront une injection d’un analgésique. L’animal sera surveillé et remis dans sa cage d’origine. Si la douleur persiste plus de deux jours, les animaux seront mis à mort. Lorsque la somme des scores sera supérieure à 7 (douleur sévère), les animaux seront mis à mort. Lors d’un gavage de l’animal, si par inadvertance, l’expérimentateur devait noyer les poumons de l’animal, celui-ci sera mis à mort par dislocation cervicale après anesthésie. Dans le cadre du test de tolérance au glucose (OGTT), la glycémie de l’animal sera contrôlée régulièrement de façon à éviter toute hyperglycémie sévère, qui pourrait avoir des effets délétères sur l’animal. Dans le cadre du test de la tolérance à l’insuline (ITT), la glycémie de l’animal sera contrôlée régulièrement de façon à éviter toute hypoglycémie durant le test (inactivité, yeux fermés, posture prostrée, tremblements, froid au toucher). Pour diminuer l’agressivité et les comportements anxieux des animaux après échanges de litières ou antibiothérapie, il y aura un enrichissement du milieu, avec en particulier la mise à disposition d’abris.
Choix des espèces
Ce projet est un projet de recherche en physiologie intégrée permettant d’étudier des relations inter-organes importantes durant l’obésité, et tout spécialement l’axe microbiote-intestin-cerveau. Le recours à des modèles animaux est donc nécessaire pour mieux comprendre (i) l’influence bénéfique que pourrait avoir une supplémentation orale en glutamine sur les animaux obèses mâles ou femelles, et (ii) d’évaluer si les effets sexe-dépendants observés chez les souris HFD en réponse à la glutamine passent au moins en partie par le microbiote intestinal. La souris est communément utilisée dans les modèles soumis à un régime riche en lipides. De plus, certaines lignées ont un taux de réponse élevée au régime riche en lipides par rapport à d'autres espèces animales. Le choix de la souris par rapport au rat se justifie par une meilleure réponse au régime riche en lipides et par le coût de l'alimentation riche en lipides. Les souris seront livrées à l'animalerie centrale à leur quatrième semaine de vie pour un début de protocole à 7 semaines. Les souris auront ainsi une semaine d’acclimatation minimum. A ce stade, nos études antérieures montrent une bonne réponse des animaux au régime riche en lipides.
Étude de la migration des cellules métastatiques du cancer du poumon à petites cellules dans le cerveau
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système nerveux
1 455 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, dont 675 recevront une fenêtre de verre de 3 millimètres implantée dans le crâne au cours d'une chirurgie d'environ une heure. Toutes subissent une injection de cellules cancéreuses directement dans le cerveau sous anesthésie, pour suivre la migration des métastases d'un cancer du poumon à petites cellules. Le porteur indique que la chirurgie entraîne de la douleur et modifie le comportement, et que la tumeur intracérébrale peut provoquer une perte de poids et une hausse de la pression intracrânienne. Les souris, pesées chaque jour week-ends et jours fériés compris, sont tuées dès qu'elles perdent plus de 20 % de leur poids de référence ou montrent un comportement stéréotypé.
Objectifs
Ce projet se déroule dans 2 Etablissements utilisateurs EU1 et EU2. Chez l’Homme, le cancer du poumon, le plus malin et le plus fréquent à l'échelle mondiale, inclut un sous-type particulièrement agressive appelé cancer du poumon à petites cellules (CPPC), représentant 14 % des cas de cancer pulmonaire. Environ 20 % des patients atteints de CPPC présentent des métastases cérébrales au moment du diagnostic, constituant la principale cause de décès dans cette population. En raison de sa nature agressive et de son potentiel métastatique élevé, le CPPC est utilisé par notre équipe comme modèle cliniquement pertinent pour comprendre les mécanismes responsables de la migration des cellules métastatiques, en particulier les métastases cérébrales, qui demeurent mal compris malgré son impact clinique majeur. Ce projet est une collaboration avec des chercheurs Américains, spécialiste mondial de ce type de cancer, qui nous donne accès à des lignées cellulaires dérivées de modèles murins et de tumeurs humaines. Les cellules détectent la nature physique et biochimique de leur environnement pour contrôler des fonctions cellulaires (adhésion, migration, prolifération, apoptose, différenciation) impliquées dans le développement du cancer. Notre hypothèse de travail est que le potentiel métastatique des cellules est associé à l’acquisition de nouvelles structures adhésives et de nouvelles structures du cytosquelette de l'actine.
Bénéfices attendus
Le projet vise à approfondir notre compréhension des mécanismes de dissémination métastatique du cancer du poumon à petites cellules (CPPC) dans le cerveau. En étudiant les interactions entre les cellules de CPPC et leur microenvironnement cérébral, il cherche à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour traiter le CPPC métastatique. En comparant ces mécanismes avec ceux d'autres types de cancer cérébral comme le glioblastome, le projet offre une perspective élargie sur les approches thérapeutiques possibles. En utilisant des modèles murins, il contribue à améliorer la fiabilité des tests précliniques de nouveaux traitements. De plus, en caractérisant le microenvironnement tumoral, il ouvre la voie à une meilleure compréhension de son rôle dans la progression de la maladie et à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. En résumé, ce projet offre une opportunité précieuse d'avancer dans la lutte contre le cancer du poumon en fournissant des données pertinentes pour le développement de traitements plus efficaces et ciblés.
Procédures
675 souris auront la pose d'un dispositif d'imagerie. Pour avoir ce dispositif il faut procéder à une chirugie (dans l'EU1) sur animal endormi qui dure environ 1h avec utilisation de produits anti douleur. Un dispositif d'imagerie (fenetre en verre) de 3mm de diamètre sera implanté dans le crâne de la souris (dans l'EU1) . Toutes les souris auront une injection directe dans le cerveau pendant qu'elles seront endormies (dans l'EU1 et 2) . Les souris auront une préparation des tissus pour l'étude des propriétés cellulaires après une ou plusieurs injections (si la souris a un dispositif d'injection ou non)(dans l'EU1 et 2) . Cette préparation des tissus se fera sur animal endormi très profondement avec utilisation d'anti douleur. L'animal sera ensuite euthanasié et le cerveau sera récupéré(dans l'EU2) .
Impact sur les animaux
Les étapes de la chirurgie entrainent de la douleur chez les animaux et modifient leur comportement. Le développement tumoral intracérébral peut entraîner une perte de poids et/ou une augmentation de la pression intracranienne.
Devenir
Mise à mort pour prélèvement du cerveau et etude histologique
Remplacement
La souris est l'espèce de choix pour étudier le système nerveux des vertébrés, ce qui fournit des informations transposables à l'homme. Ce protocole nécessite l'utilisation d'animaux. Il est nécessaire d’utiliser des approches in vivo avec des animaux de façon à observer le cerveau en fonctionnement. Il n’y a donc aucune alternative à l’utilisation d’animaux. La culture cellulaire n’est pas appropriée car les propriétés synaptiques de réseaux et leurs interactions avec les cellules tumorales sont modifiées dans ces préparations.
Réduction
Nous avons adopté des mesures visant à réduire le nombre d'animaux lié à leur mode production : en utilisant pour la réalisation de ce projet tous les animaux quel que soit leur sexe (i.e mâle et femelle). La force de notre hypothèse, les expériences pilotes précédentes ainsi que la qualité de nos procédures basées sur des années d'expérience, nous permettront de réduire significativement le nombre d'animaux utilisés. Le nombre d'animaux a été calculé par l'estimation de la variance observée avec ce type de donnée permettant d'atteindre une signification statistique. Nous utiliserons des tests statistiques appariés
Raffinement
A chaque étape du projet, le bien-être de nos animaux sera au coeur de nos préoccupations. Nos animaux naîtront dans notre animalerie de haut statut sanitaire, hébergés en cages collectives sur racks ventilés, garnies de litières leur permettant de reproduire un comportement naturel de fouissage et d’un enrichissement constitué d'un nid végétal et de tubes de cartons, pour leur permettre de construire des nids, de jouer, ronger. Leur soin est confié à des personnels qualifiés et experts. Ils surveillent quotidiennement l’ensemble des animaux et de façon plus poussée et spécifique pendant les phases de récupération qui suit les procédures invasives (chirurgie). Nous utilisons des anesthésiques et analgésiques adaptes aux procédures de chirurgie. L’expérimentateur a une forte expérience pour toutes les procédures proposées. Des points limites suffisamment précoces sont définis pour éviter des souffrances aux animaux avec la mise en place de mesures pour les soulager comme une réhydratation, le réchauffement, une nourriture adaptée. Les animaux sont suivis quotidiennement afin de détecter leurs points limites post injection de cellule tumorale (week-ends, vacances et jours fériés inclus) : poids (pesés quotidienne), si plusieurs pertes de poids consécutives, avec une perte >20% par rapport à la pesée de référence à raison d’une pesée par jour, les animaux seront euthanasiés. Si l’animal présente un comportement stéréotypé ou à des comportements anormaux (agressivité, cachexie, stéréotypie, prostration) il sera dans un premier temps isolé et surveillé, l’animal est euthanasié si pas d’amélioration après 48h. Les animaux seront euthanasiés, dès les premiers signes neurologiques détectés (tremblements, problème de mobilité) Trasport entre les deux EU: Le transfert entre les 2 animaleries est effectué par les utilisateurs. Ils ramènent les cages sur un chariot du PIV-EXPE au quatiréme étage (EU B33063940) vers la salle d’hébergement du CHRONIC au deuxiéme étage (EU B33063943) en utilisant un montecharge adapté. Ils suivront une acclimatation de 4 jours minimum avant de commencer le protocole expérimental.
Choix des espèces
La souris est une espèce de choix pour les études sur le système nerveux central des vertébrés. L'organisation du système nerveux central de cette espèce est assez similaire à celle de l'homme, ce qui permet d'extrapoler les résultats obtenus dans cette espèce à l'espèce humaine pour mieux comprendre les mécanismes cellulaires au niveau comportemental. Les propriétés du système nerveux central de la souris présentent de nombreuses similitudes avec d'autres mammifères, dont l'homme. Ainsi, les enseignements tirés de l'étude des tissus de la souris sont largement transférables à l'homme. Le projet sera réalisé sur des animaux à l'age adulte. Leur poids et leur taille sont stabilisés, et la taille du cerveau est homogène garantissant ainsi une bonne reproductibilité des sites d’injection.