Macaques à longue queue
Evaluation du système cardiovasculaire, respiratoire et système nerveux central chez le singe
- Tests réglementaires
- Toxicologie et autres tests de sécurité
Des candidats médicaments sont administrés à des macaques pour satisfaire une exigence réglementaire : un essai sur une espèce non-rongeur avant tout essai chez l'humain. 216 macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, la plupart porteurs d'un émetteur de télémétrie implanté par chirurgie, d'autres d'un gilet. Les produits passent par voie orale ou intraveineuse, mais aussi intra-articulaire, vaginale, rectale, sous-rétinienne ou intravitréenne, et les singes sont habitués à la contention en chaise. Le porteur affirme que la télémétrie enregistre leurs paramètres "sans induire de stress aux animaux", puis cite les contraintes du gilet, de la chirurgie et de la contention. Le champ structuré déclare 120 macaques réutilisés sur 216, et le porteur précise que ces singes sont mis à mort après plusieurs études, leurs émetteurs empêchant de les replacer ou de les faire adopter.
Objectifs
Le but de ce projet est de décrire les études permettant d’identifier les propriétés pharmacodynamiques indésirables de candidats médicaments chez le primate non humain conscient. Ces études de pharmacologie de sécurité permettent d’enregistrer les paramètres cardio-respiratoires vitaux tels que l’électrocardiogramme, les paramètres respiratoires ainsi que la température ou l’activité de l’animal par accéléromètre. Les animaux sont équipés d’émetteurs télémétriques implantés chirurgicalement (télémétrie interne) ou d’un gilet (télémétrie externe) permettant de transmettre en continu les signaux de respiration, de température et d’électrocardiogramme (ECG). En télémétrie interne ou externe, les paramètres sont enregistrés en continu sans induire de stress aux animaux. Les fonctions cardiaque, respiratoire et du système nerveux central sont ensuite évaluées après une ou plusieurs administrations d’un candidat médicament. Le présent projet comprend trois procédures de pharmacologie de sécurité chez le primate non humain (singe cynomolgus) conscient (procédures 1, 2 et 4) et une procédure de chirurgie (procédure 3). 1/ Evaluation du système cardio-respiratoire par télémétrie interne (avec implantation d’un émetteur de télémétrie), 2/ Evaluation du système cardio-respiratoire par télémétrie externe (avec ou sans implantation d’un émetteur de télémétrie pour la pression artérielle), 3/ Implantation chirurgicale des émetteurs de télémétrie : Implants de télémétrie pour utilisation en procédure 1 et implants de mesure de pression artérielle pour utilisation en procédure 2, 4/ Evaluation du système nerveux central par batterie de tests fonctionnels.
Bénéfices attendus
Le projet, réalisé dans un cadre réglementaire, a comme objectif d’évaluer les effets pharmacodynamiques indésirables de candidats médicaments chez le primate non humain. Conformément aux lignes directrices éditées par l’International Council for Harmonisation of Technical Requirements for Pharmaceuticals for Human Use (ICH), l'évaluation du potentiel toxique d'un candidat médicament chez un non-rongeur est indispensable pour chaque nouveau candidat médicament avant de pouvoir démarrer les essais cliniques chez l'Homme, et avant toute autorisation de mise sur le marché.
Procédures
Les animaux sont traités, par différentes voies (principalement orale et injection intramusculaire, sous-cutanée ou intraveineuse, intra-articulaire, vaginale, rectale, sous-rétinienne ou intravitréenne), le plus souvent en dose unique, pour évaluer un potentiel effet pharmacodynamique indésirable d’un candidat médicament. Des prélèvements sanguins sont également possibles pour l’évaluation de l’exposition au produit et/ou bilan hémato-biochimique. Ces prélèvements sont réalisés à une fréquence et aux volumes conformes aux recommandations éthiques en vigueur.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables attendus sont rares et correspondent essentiellement aux effets pharmacologiques du produit administré [ex : action au niveau du système nerveux central, du système cardio-respiratoire (variation de fréquence cardiaque ou respiratoire ou du niveau de pression artérielle)] ou à des effets systémiques (ex : perte de poids, baisse de consommation alimentaire). Ces effets sont très rares en pratique compte tenu des faibles doses utilisées dans le cadre de ces études de pharmacologie de sécurité et qui sont le plus souvent déterminées en fonction des résultats des études de toxicologie réalisées auparavant. D’autres effets indésirables peuvent être associés aux procédures (contraintes liées au port du gilet de télémétrie, à l’implantation chirurgicale des émetteurs de télémétrie et à la contention lors des manipulations, prélèvements sanguins dans le but de vérifier l’exposition au candidat médicament, évaluation pharmacocinétique ou autres biomarqueurs sanguins).
Devenir
Dans le cadre de ce projet, les animaux reçoivent des doses pharmacologiques supérieures ou égales aux doses thérapeutiques humaines et sont par conséquent, le plus souvent réutilisés. Ces animaux dont la majorité portent un émetteur de télémétrie ne peuvent pas être replacés ou adoptés. Après avoir participé à plusieurs études et en fonction des produits administrés et de leurs potentiel effet pharmacologique, les animaux sont sacrifiés suivant les procédures éthiques en vigueurs.
Remplacement
L'évaluation des effets pharmacodynamiques indésirables d'un candidat médicament ne peut pas être réalisée in vitro. Il n'existe pas de méthode alternative in vitro pour ce type de procédure de traitement identique à celle utilisée chez l'Homme, en raison notamment de la complexité que représente un organisme vivant. Les interactions entre les différentes fonctions physiologiques et composantes de l’organisme qui participent aux réponses pharmacodynamiques d’un candidat médicament, ne peuvent pas être identifiées aujourd’hui par des procédures in vitro de types cellules ou organes isolés. Le choix du primate non-humain par rapport aux autres espèces non-rongeurs est justifié par la nature du candidat médicament (biologiques) et de l’homologie des voies métaboliques et relations pharmacodynamiques/pharmacocinétiques chez l’homme par rapport au primate non-humain.
Réduction
Le nombre d’animaux est déterminé par la réglementation cadrant les études de pharmacologie de sécurité et est le minimum possible en fonction de ces considérations et des objectifs de l’étude. La méthode d’investigation en pharmacologie de sécurité implique le plus souvent un traitement croisé (cross-over design), permettant l’utilisation d’un nombre réduit d’animaux (de 4 à 8 animaux par étude – le plus souvent d’un seul sexe), sans impacter la fiabilité des données, les résultats et les objectifs de l’étude. Dans le cas d’un candidat médicament du type biologique nécessitant un protocole d’étude en groupes parallèles avec un groupe véhicule et deux doses de produit (n=4 animaux par dose ou groupe et n=12 au total), le nombre total d’animaux peut être réduit à 8 au lieu de 12, en ré-utilisant le groupe véhicule pour évaluer une des doses du candidat médicament. Par ailleurs, l’analyse continue des données de télémétrie améliore considérablement la qualité et la fiabilité des données enregistrées avec un nombre réduit d’animaux. Pour éviter d’inclure systématiquement l’évaluation d’un produit de référence positif dans chaque étude portant sur les effets de candidat médicament sur le système cardiovasculaire et en accord avec les nouvelles recommandations ICH, les résultats des effets d’un produit de référence positif, évalué en cross-over à trois doses et un véhicule, peuvent être intégrés en annexe de chaque rapport évaluant les effets d’un nouveau candidat médicament. Si nécessaire et en fonction des changements de conditions expérimentales, les effets du produit de référence peuvent être réévalués séparément à un intervalle régulier de 3 et 6 années.
Raffinement
Les procédures, les conditions d’hébergement et matériel utilisés ainsi que les enrichissements fournis sont adaptés aux animaux utilisés dans ce projet. Des enrichissements variés (graines dans des copeaux, tablettes à différentes hauteurs, …) sont fournis aux animaux, leur permettant d’exprimer les comportements physiologiques et activités qu’ils auraient dans leur habitat naturel (ex. : recherche d’aliment, épouillage, temps d’isolement). Les animaux sont habitués aux contraintes expérimentales telles que le port du gilet et la contention en chaise. En cas d’administration par perfusion intraveineuse, des friandises peuvent être proposées pendant la perfusion. Après les chirurgies pour implantation des émetteurs, les animaux sont suivis quotidiennement en période post-opératoire (suivi de la fréquence cardiaque, de la température corporelle sur 10 jours, voire plus si l’état de l’animal l’exige) et des actions post-chirurgie sont mises en place pour permettre une bonne récupération rapide de la chirurgie (distribution de rations additionnelles de fruits et de légumes pour favoriser la prise alimentaire et éviter la perte de poids, regroupement des animaux dès leur réveil complet pour permettre les interactions physiques entre congénères et favoriser le retour au comportement physiologique, dont la consommation alimentaire). Afin de limiter la douleur et la souffrance des animaux, toutes les interventions chirurgicales sur les animaux se feront sous anesthésie générale, renforcée par des compléments analgésiques et antiinflammatoires appropriés, selon les procédures vétérinaires approuvées. L’état de santé des animaux sera surveillé tout au long de l'étude et évalué grâce à la mise en place de points limites, qui permettront d'intervenir immédiatement s'il y a un signe d’inconfort ou de souffrance et de veiller au bien-être des animaux. Les animaux seront hébergés en groupe social et un programme d'enrichissement adapté est mis en place tout au long de l'étude.
Choix des espèces
L’utilisation des non-rongeurs est une exigence réglementaire. Le choix du primate non humain est justifié par : - les homologies avec l'Homme, - la disponibilité d'études de toxicologie réglementaire dans cette espèce, - les données de pharmacocinétique/pharmacodynamie. Le primate non humain est la seule espèce pertinente pour les essais pré-cliniques de composés biologiques (ex : vaccins thérapeutiques anti-Alzheimer). Le choix de l’espèce de primate non humain (singe cynomolgus) est le plus souvent déterminé par des études in vitro permettant de comparer le métabolisme de ces espèces avec celui de l’Homme, ou de prouver que le candidat médicament a la même affinité pour sa cible chez le primate non humain et l’Homme. La pharmacocinétique du candidat médicament et les connaissances acquises avec des produits de même classe pharmacologique sont prises en compte. Les animaux intégrés dans ces études sont des animaux adultes ou jeunes adultes. L’âge minimal est d’au moins 24 mois. Pour les études de pharmacologie de sécurité, les animaux peuvent être utilisés dans le cadre de plusieurs études, par conséquent l’âge des animaux peut être plus important. Des individus matures ou jeunes adultes sont utilisés pour que l’état physiologique de l’animal permette une réponse non équivoque des systèmes analysés après traitement avec les composés et ainsi garantir une évaluation adéquate des paramètres ciblés.
Evaluation de la sécurité préclinique des candidats médicaments dans le cadre d’études avec immuno-modulation
- Recherche appliquée
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
Rats : 240
Macaques à longue queue : 30
1 710 souris, rats et macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère, la quasi-totalité tués (1 697), une dizaine de macaques réutilisés et trois proposés à l'adoption. Les animaux reçoivent des candidats médicaments immunomodulateurs au moins deux fois par mois et subissent des prélèvements sous anesthésie, dont moelle osseuse et liquide cérébrospinal, avec un risque de choc anaphylactique. La plupart sont tués pour une analyse anatomo-pathologique terminale des organes. Le porteur affirme qu'aucun modèle in vitro ne reproduit les interactions du système immunitaire d'un "organisme entier" et retient le primate pour sa proximité avec l'humain.
Objectifs
Les études de sécurité préclinique chez l’animal de laboratoire font partie intégrante de la Recherche et Développement et ont pour but d’évaluer les potentiels effets indésirables des candidats médicaments avant leur administration à l’Homme. Ce projet a pour objectif d’affiner l’évaluation de ce risque, en déterminant quelles sont les voies impliquées dans les modulations du système immunitaire, déclenchées par certains candidats médicaments biologiques (anticorps, vaccins, cellules, gènes). Ces réactions immunitaires, impliquant les voies humorales ou cellulaires, sont par exemple l’hypersensibilité immédiate ou retardée, la tempête de cytokines. Leur complexité nécessite la mise en œuvre de modèles animaux mimant le processus complet le plus proche de l’Homme.
Bénéfices attendus
La détermination des voies impliquées dans les réactions immunitaires permettra de sélectionner les candidats médicaments les plus prometteurs et/ou d’arrêter précocement le développement de molécules ayant un profil toxicologique non acceptable au regard de l’indication thérapeutique. Ces données permettront d’encadrer de manière la plus optimale, les études animales réalisées en aval, afin d’éviter des réactions type choc anaphylactique. A plus long terme, cela pourra constituer si nécessaire les bases de gestion de ce risque lors des premières administrations à l’Homme.
Procédures
Les animaux vigiles seront concernés par l’administration de molécules (candidat médicament couplé ou non à une molécule de référence), par différentes voies (le plus souvent veineuse), au moins 2 fois au cours de l’étude sur une durée maximale d’1 mois. Des prélèvements, associés à une contrainte légère de quelques minutes, seront nécessaires pour évaluer différents paramètres (par exemple hématologie, biochimie, immunologie) ; leur fréquence et leur volume sont conformes aux recommandations éthiques en vigueur et sont réalisés sous anesthésie/analgésie (entre 15 et 30 minutes) quand ils sont invasifs (par exemple moëlle osseuse, liquide cérébrospinal). Des mesures comme par exemple, la température corporelle (avec puce électronique), le poids (2 fois par semaine) sont réalisées en fonction de l’objectif de l’étude. Plus rarement, les rats seront implantés avec un cathéter intra-veineux (une chirurgie réalisée le plus souvent chez le fournisseur) lorsqu’il y aura besoin d’un accès vasculaire. Des tests comportementaux observation des animaux dans leur cage d'hébergement, en champs libre et en manipulation pourront-être réalisés 1 à 2 fois au cours de l'étude, leur durée est de 5 à 15 minutes.
Impact sur les animaux
Les effets attendus correspondent à ceux de l’administration de molécules immunomodulatrices pouvant se traduire chez l’animal par exemple par une baisse d’activité, une modification du comportement de l’animal, une modification de la température corporelle, une baisse de la consommation alimentaire, une perte de poids. Dans certains cas, la survenue d’une réaction immunitaire rapide comme l’hypersensibilité de type I pourra entrainer un choc anaphylactique. Par ailleurs, les prélèvements et examens nécessaires au cours des études peuvent entraîner des nuisances type stress de courte durée (ex : contention, prélèvements sanguins, isolement de l’animal de quelques heures pour le recueil d’urine).
Devenir
Ce type d’étude nécessite le plus souvent une analyse anatomo-pathologique terminale pour évaluer les atteintes sur les organes et tissus. C’est seulement lorsque les objectifs de l’étude ne nécessitent pas cette analyse et que les atteintes/lésions sont réversibles que certains primates pourront être ré-utilisés après approbation du vétérinaire. L’estimation de ce nombre est d’environ 30%. Certains de ces primates pourront être proposés à l’adoption via des associations et des structures d’accueil spécifiques et en accord avec les autorités compétentes.
Remplacement
Ce projet s’inscrit dans une démarche globale qui intègre revue bibliographique, modélisation in silico, tests in vitro (cellulaires par exemple). Le recours à l’animal de laboratoire reste nécessaire car il n’existe aujourd’hui aucun modèle in vitro mimant les interactions cellulaires complexes du système immunitaire d’un organisme entier (coopération précise entre divers types cellulaires, contacts de cellule à cellule par l'intermédiaire de récepteurs présents à leur surface et échange de messages moléculaires) et les effets possibles d’un candidat médicament sur celui-ci.
Réduction
Le nombre d'animaux par groupe et le nombre de groupes sont définis sur des bases scientifiques (bibliographie et données historiques) et/ou avec l’apport des biostatistiques afin d'avoir un effectif minimum mais statistiquement exploitable pour pouvoir interpréter les différents effets. Les tests statistiques utilisés sont dépendants des paramètres étudiés. De plus, lorsque les objectifs d’étude le permettent et en accord avec le vétérinaire, certains animaux peuvent être réutilisés, ce qui participe à diminuer le nombre total d’animaux utilisés.
Raffinement
Ce projet fait l’objet d’une démarche qualité rigoureuse avec la réalisation des études par du personnel formé et compétent, le respect des impératifs éthiques tels que les modalités d’administration et de prélèvements réalisés sous anesthésie-analgésie pour les plus invasifs, l’hébergement et l’enrichissement du milieu spécifique. Les effets indésirables potentiellement associés au statut immunitaire des animaux (cas des rongeurs immunodéficients par modification génétique) sont contrés par l’hébergement en environnement protégé. La contrainte des prélèvements et administrations sous contention est minimisée par la mise en place d’habituations et training avec distribution systématique de récompenses alimentaires (renforcement positif). L’état clinique des animaux est surveillé au moins quotidiennement, des pesées ou autres mesures (températures, examens sanguins, etc.) sont réalisées régulièrement afin d’anticiper au maximum l’apparition de toute douleur et de mettre en place des mesures spécifiques (arrêt anticipé de l’étude, mise en place de soins de support ou analgésie) par le responsable d’étude en concertation avec le vétérinaire en application des points limites stricts et spécifiques du projet.
Choix des espèces
Afin de mettre en évidence un lien entre la toxicité observée et les modulations immunitaires provoquées par certains candidats médicaments, les espèces pertinentes sont les souris et les rats, espèces rongeurs habituelles pour les études de toxicologie générale, ouvrant la possibilité de modification génétique d’intérêt (par exemple humanisation de certaines protéines ou immunodéficience), et les primates non humains, qui présentent la plus proche similitude physiologique avec l’Homme. Toutefois, les primates non humains seront utilisés de manière exceptionnelle et uniquement si aucune réponse pertinente ne peut être obtenue chez les rongeurs. Les animaux utilisés sont des animaux sevrés, juvéniles ou adultes pour évaluer de manière satisfaisante les modulations du système immunitaire.
Evaluation de l’effet de la neurostimulation transcrânienne par ultrasons focalisés chez le singe Cynomolgus mâle et femelle : procédure d’IRM
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
16 macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, gardés en vie pour être réutilisés dans un projet lié. Ils sont anesthésiés à plusieurs reprises pour des IRM, des scanners et une imagerie au produit radioactif, immobilisés en chaise de contention et transportés entre deux sites, avec un stress et des douleurs aux sites d'injection et d'intubation. Ce volet évalue une neurostimulation cérébrale par ultrasons en vue d'un essai chez l'humain, chaque animal servant de son propre témoin. Le porteur justifie le recours au singe par sa proximité phylogénétique avec l'espèce humaine.
Objectifs
Dans une première approche expérimentale, nous avons testé et validé des séquences ultrasonores et un dispositif expérimental permettant la stimulation ultrasonore sur rongeurs. Dans la continuité de ce projet, en raison des limitations physiologiques des rongeurs et des contraintes physiologiques liés au crâne et au cerveau humain, nous souhaitons évaluer l’efficacité et l’innocuité de la neurostimulation ultrasonore chez le singe dans la perspective d’un essai clinique chez l’Homme. Pour cela, nous devons faire des IRMs cérébrales de nos animaux en dehors du site d’hébergement. Nous devons transporter et manipuler les animaux sur le site d’imagerie. Le projet d’origine est évalué par une autre DAP pour les procédures d’habituation, d’imagerie CT/TEP-18FDG et de neurostimulation qui seront réalisées au sein de l'établissement d'hébergement.
Bénéfices attendus
Dans le cadre des troubles neuropsychiatriques (autisme, dépression), notre méthode de stimulation permettrait d'avoir une alternative thérapeutique aux traitements pharmacologiques classiques. De plus, cette méthode de neurostimulation serait plus précise et/ou moins invasive que les méthodes de stimulation actuelles (stimulation magnétique transcrânienne et stimulation cérébrale profonde).
Procédures
Sur l'ensemble du projet les animaux seront soumis aux interventions suivantes : *Habituation – renforcement positif : 2 à 5 fois par semaine ; durée : entre 15 minutes et 1 heure par animal ; pendant au moins 1 mois et jusqu’à l’obtention d’une bonne coopération de l’animal vigile. *IRM cérébrale sous anesthésie générale : 1 seule fois par animal ; injection d’anesthésique intramusculaire puis anesthésie gazeuse. Durée d’anesthésie : environ 60min. *Scanner CT sous anesthésie générale : 1 seule fois par animal ; injection d’anesthésique et de son antidote (voie intramusculaire), durée d’anesthésie : environ 10min. *Adaptation du dispositif de neurostimulation : jusqu’à 10 fois par animal ; injection d’anesthésique et de son antidote (voie intramusculaire), durée d’anesthésie : environ 30min. *Imagerie TEP-CT sous anesthésie générale : cette imagerie sera réalisée 2 à 3 fois ; injection d’anesthésique (intramusculaire); injection du produit radioactif (intraveineuse, par cathéter veine saphène ; durée d’anesthésie : environ 1h30 à 2h00. *Neurostimulation ultrasonore sous anesthésie générale chimique : 2 à 10 séances de stimulation ; application sur la tête du dispositif de neurostimulation ; injection d’anesthésique et de son antidote ; durée de contention dans une chaise de contention : environ 30min par stimulation.
Impact sur les animaux
Les nuisances ou effets indésirables attendus sont les suivants : - Augmentation du stress lors des phases d’induction d’anesthésie (contention dans la cage). - Douleurs/gênes au niveau du site d’injection de l’anesthésie. - Douleurs/gênes oropharyngées liées aux intubations. - Augmentation du stress lors du transport entre les deux sites de manipulation. - Gênes suite à l’installation dans la chaise de contention. - Gênes au niveau du site d’apposition de la sonde ultrasonore.
Devenir
Les animaux sont gardés en vie pour intégrer les procédures décritres dans une autre DAP en relation avec celle-ci.
Remplacement
Dans une première approche expérimentale, nous avons mis en place et validé des séquences ultrasonores et un dispositif expérimental permettant la stimulation ultrasonore chez les rongeurs. Dans la continuité de ce projet et en raison des limitations physiologiques des rongeurs et des contraintes physiologiques liés au crâne et au cerveau humain, nous souhaitons évaluer l’efficacité et l’innocuité de la neurostimulation ultrasonore chez le singe dans la perspective d’un essai clinique chez l’Homme.
Réduction
Les méthodes d’imageries utilisées pour ce projet permettent d’utiliser un animal comme étant son propre contrôle. Nous n’avons donc aucun recours à un groupe d’animaux contrôle supplémentaire. Nous souhaitons tester les effets de la neurostimulation ultrasonore aigüe (n=8 individus) et la neurostimulation ultrasonore chronique (n=8 individus). Les procédures expérimentales ont été élaborées afin d’utiliser le moins d’animaux possible en permettant d’obtenir des résultats statistiquement exploitables. Ainsi l’activité cérébrale d’un animal après neurostimulation sera comparée avec sa propre activité cérébrale avant neurostimulation, chaque animal sera donc son propre contrôle. Ces activités cérébrales seront statistiquement comparées. En considérant une modification de 10% de l’activité cérébrale par rapport à l’activité contrôle, un effectif de 8 animaux par groupe sera utilisé.
Raffinement
Les animaux seront hébergés en groupe pour garder des liens sociaux et en présence d’objets d’enrichissement (manipulation d’objet, vidéo, musique). Ils auront un accès ad libitum à l’eau et seront nourris 2 fois par jour dont au moins une fois avec une ration de fruit. Les animaux seront observés tous les jours. Les procédures expérimentales seront réalisées dans une salle correctement chauffée. Pour les procédures sous anesthésie, les animaux seront manipulés sur un tapis chauffant, un monitoring cardio-pulmonaire sera effectué pendant toute la durée de la manipulation. Les animaux seront placés sous surveillance à leur réveil. Pour le transport entre les sites de manipulations, les animaux seront placés en cage d’isolement. Autant que possible les animaux seront transportés par groupe de deux minimums. Des temps d’habituation entre les transports et la manipulation sont prévus pour faire baisser le stress des animaux.
Choix des espèces
Le choix de cette espèce se justifie (1) par l’analogie des zones cérébrales et de la neurobiologie entre le singe et l’humain et (2) par sa proximité phylogénétique avec l’espèce humaine. Des macaques pubères seront utilisés pour cette étude. Les pathologies pouvant être soignées par la méthode de neurostimulation ultrasonore sont pour la plupart des pathologies de l’adulte. De ce fait, il s’avère nécessaire de travailler sur des animaux post-pubère ayant un âge supérieur à 3 ans et un poids inférieur à 5 kg.
Connectivité et physiologie des interneurones cholinergiques du striatum chez le macaque
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Macaques rhésus : 3
Des séances d'enregistrement quotidiennes pendant plusieurs mois, tête immobilisée, sous une restriction d'eau que le porteur dit appliquée pour le "maintien d'un état de motivation des animaux" : 7 macaques, 4 macaques à longue queue et 3 macaques rhésus, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous mis à mort à l'issue. Chacun reçoit d'abord un implant crânien, puis, après ces mois d'enregistrement par des électrodes descendues dans le cerveau pendant une tâche instrumentale, des injections de vecteurs viraux sous anesthésie générale. Le porteur écrit vouloir établir si l'inactivation de certains neurones du striatum "induit des signes compulsifs assimilables à ceux observés chez l'homme", puis analyser leur cerveau après la mort. Il juge "indispensable" d'étudier ces fonctions chez le singe pour "extrapoler aux aptitudes humaines", et choisit des macaques de 5 à 7 ans dont le crâne est "compatible" avec la fixation de la tête.
Objectifs
Nous nous intéressons aux mécanismes neuronaux qui contrôlent l’adaptation du comportement de l'organisme aux contraintes changeantes de l’environnement (flexibilité comportementale). Plus précisément, nous étudions la contribution d'une région du cerveau appelée striatum, située sous le cortex cérébral, qui est censée intervenir dans la flexibilité comportementale. L’innervation cholinergique de cette région est altérée dans des pathologies neuropsychiatriques où prédominent des signes compulsifs (tics, stéréotypies, persévérations). La libération d’acétylcholine dans le striatum est assurée par un groupe spécifique d'interneurones cholinergiques (INChs) dont le dysfonctionnement est associé à un manque de flexibilité comportementale et à la manifestation de compulsions. Ainsi, une diminution de densité en INChs est décrite dans le striatum de patients atteints du syndrome de Gilles de la Tourette et des études chez le rongeur indiquent que l'inactivation des INChs perturbe l'adaptation des animaux à des changements de contexte. Les informations traitées par le striatum sont transmises aux circuits de commande du comportement par les neurones de projection, appelés "spiny projection neurons" (SPNs) qui sont de 2 types: ceux qui influencent directement les commandes comportementales et ceux qui influencent ces mêmes commandes de façon indirecte, par le biais de structures de relais. L'adaptation comportementale résulterait de la mise en jeu coordonnée de ces 2 types de SPNs, sous contrôle des INCh. Les connaissances acquises chez le rongeur ne permettent pas de déterminer comment les INChs contrôlent les SPNs et, par suite, les messages de commande qui façonnent le comportement. Notre projet vise à (1) déterminer la connectivité entre INChs et SPNs du striatum; (2) examiner les interactions fonctionnelles entre INCHs et SPNs; (3) établir si l'inactivation sélective des INChs induit des signes compulsifs assimilables à ceux observés chez l'homme. Pour cela, nous utilisons des approches expérimentales innovantes de marquage de populations neuronales distinctes dans le striatum, d’enregistrements simultanés de ces populations neuronales et d’inactivation des INChs par un procédé de ciblage sélectif de ces interneurones par utilisation d'outils génétiques.
Bénéfices attendus
Les troubles compulsifs sont une cause majeure de handicap dans bon nombre de maladies neuropsychiatriques. A n’en pas douter, les progrès à venir dans la compréhension et le traitement de ces anomalies passeront par une meilleure connaissance des mécanismes neuronaux sous-jacents. Dans cette perspective, la piste d'une anomalie de la neuromodulation cholinergique au niveau du striatum, une région profonde du cerveau, est actuellement privilégiée. On suppose qu'un défaut du signal cholinergique perturbe les informations transmises par le striatum aux circuits de commande comportementale qui aboutirait à l'expression de conduites inadaptées. Notre projet vise à préciser les bases anatomiques et physiologiques de cette régulation. Un aspect innovant de notre projet est le développement d'une méthode d'inactivation sélective des interneurones du striatum à la source du signal cholinergique à l'aide d'outils génétiques. Cet aspect du projet offre la possibilité de créer un modèle de troubles compulsifs chez le primate non humain permettant d'appréhender précisément la signification fonctionnelle de ce signal. Cette recherche fondamentale ouvre des perspectives prometteuses pour de nouvelles thérapies chez l'homme destinées à compenser un contrôle cholinergique défaillant dans les troubles compulsifs.
Procédures
(1) chirurgie pour la pose d'un implant crânien 1 implant / animal (2) enregistrements de l'activité neuronale dans les ggb chez le singe effectuant une tâche instrumentale séances quotidiennes pendant plusieurs mois (3) injections de vecteurs viraux sous anesthésie générale 1 plan d'injection / animal
Impact sur les animaux
(1) la restriction hydrique appliquée pour le maintien d'un état de motivation des animaux (2) la contention de la tête pendant les enregistrements neuronaux (3) les risques liés à l'anesthésie générale (4) les risques liés à la chirurgie crânienne (5) les risques liés à la descente d'électrodes ou de canules d'injection dans le cerveau (6) les risques liés au maintien à long terme d'un implant crânien
Devenir
Notre projet implique une analyse post-mortem de la connectivité entre INChs et SPNs et une évaluation de l'expression d'un transgène (DREADD) dans les INChs. Chaque animal sera mis à mort à l'issue de la procédure expérimentale.
Remplacement
Nos recherches portent sur la contribution de l’innervation cholinergique du striatum dans la flexibilité comportementale. L’approche expérimentale consiste à décrire le schéma des connexions anatomiques au sein du striatum, à corréler des indices de la flexibilité comportementale à l’activité électrophysiologique et à examiner les conséquences d’une inactivation cholinergique sur le comportement. Une telle approche exclut toute alternative basée sur des modèles in vitro (tranches de tissu, cultures de cellules ou cellules dissociées) ou sur l’animal anesthésié. Les neurosciences computationnelles permettent d’élaborer des modèles utiles pour la compréhension des processus sensorimoteurs ou cognitifs. Ces modèles tirent parti des données neurophysiologiques, acquises chez l'animal comme chez l'homme, et fournissent des hypothèses de travail ou des cadres d'interprétation utiles pour guider la recherche, mais en aucun cas ils ne peuvent remplacer l'expérimentation. De plus, un modèle computationnel, aussi sophistiqué soit-il, est une approximation de la complexité neurobiologique susceptible d'être améliorée sur la base des nouvelles données acquises.
Réduction
Nous avons restreint autant que possible le nombre d'animaux impliqués dans le projet tout en restant compatible avec l'exigence d'analyses statistiques fiables. Pour cela, l'analyse électrophysiologique des interactions INChs-SPNs sera faite chez les mêmes singes qui seront ensuite utilisés pour les injections de vecteurs viraux. Pour l’électrophysiologie, l'analyse porte sur des échantillons de neurones enregistrés lors de séances quotidiennes, pendant plusieurs mois. L'analyse est d'abord faite pour chaque animal et les données sont ensuite groupées. Ce "pooling" permet d'augmenter la puissance statistique, en particulier si les échantillons de neurones disponibles pour chaque animal sont trop faibles. Nous complétons cette analyse globale par une analyse cas par cas si les performances et les données neuronales divergent trop entre les sujets. Afin de réduire le nombre d’animaux pour l’étude de la connectivité INChs-SPNs, nous réaliserons les injections de vecteurs viraux dans les 2 hémisphères cérébraux de chaque singe. Comme les projections des SPNs vers le globus pallidus sont strictement ipsilatérales, on ne risque pas d'induire de chevauchement des marquages en intervenant sur chacun des hémisphères.
Raffinement
Tout est fait pour favoriser la coopérativité de l'animal dans les expériences de conditionnement, d'enregistrement et d'inactivation pharmacogénétique. Pour diminuer le stress des animaux au début de certaines phases de la procédure expérimentale (capture, contention de la tête), on les habitue progressivement aux contraintes imposées. A l'animalerie, les animaux sont hébergés en duo ou trio, selon les affinités, dans un environnement enrichi qui inclut l'accès à une volière munie d'objets à manipuler, de perchoirs et de cordages.
Choix des espèces
L'analyse des anomalies comportementales après inactivation expérimentale chez le rongeur n'est jamais aussi détaillée que celle faite chez le singe. Les spécificités du répertoire comportemental des primates font du macaque rhésus un bon modèle pour l'expression de compulsions semblables à celles qui se manifestent chez l'homme. Une abondante littérature atteste de la similitude d’organisation des circuits qui relient le cortex préfrontal au striatum chez le macaque rhésus et l'homme. Il est donc indispensable d’étudier les supports neuronaux des fonctions de planification et de sélection de l'action chez le singe pour extrapoler aux aptitudes humaines et à leur dérèglement en pathologie. De plus, les tests comportementaux sont proches de ceux employés chez l'homme (mouvements d'atteinte de cibles avec la main) et les données électrophysiologiques recueillies à l’échelle neuronale chez le singe sont un complément précieux aux mesures plus globales de métabolisme cérébral (IRMf) chez l’homme. Nous préférons des animaux dans une tranche d'âge de 5 à 7 ans (poids 8-10 kg) dont la morphologie crânienne est compatible avec la mise en place chirurgicale de la chambre d'enregistrement et du dispositif de fixation de la tête.
Développement de la thérapie génique pour la surdité chez le primate non humain (PNH)
- Recherche appliquée
- Autres troubles humains
- Troubles sensoriels
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
- Toxicologie et autres tests de sécurité
72 macaques à longue queue vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une chirurgie de l'oreille interne d'une à deux heures sous anesthésie, une injection de vecteur viral, des prises de sang et des prélèvements de liquide cérébrospinal, pour tester une thérapie génique de la surdité avant un passage chez l'Homme. Le porteur indique des effets possibles comme une perte d'équilibre et un nystagmus transitoires, et décrit ce projet comme "indispensable" au dossier réglementaire de première administration humaine. Il affirme que la souris ne permet pas cette translation et conclut à la "nécessité" du primate.
Objectifs
Le projet est réalisé pour vérifier et optimiser la transduction du vecteur viral (soit le composé d’intérêt de la thérapie génique développée), d’en évaluer l’impact sur la fonction auditive ainsi que sa sécurité chez le PNH afin de préparer, chez l’Homme, la restauration de la fonction auditive, en cas de surdité profonde héréditaire, à l’aide du vecteur précédemment sélectionné. La réalisation de ce projet est indispensable à la réalisation de la première administration chez l'Homme et fait partie des dossiers présentés aux autorités.
Bénéfices attendus
Suite à ce projet, le traitement pourra être testé en clinique, avec l’objectif ultime de palier la surdité tout en préservant la structure de l’oreille interne, laissant ainsi la possibilité pour le patient d’avoir ultérieurement un autre traitement tel que la pose d’un impant cochléaire par exemple.
Procédures
Chirurgie : sur animaux sous anesthésie générale, tous les animaux de l’étude, selon les protocoles d’usage vétérinaire. Considérant que la procédure chirurgicale commence avec l’anesthésie de l’animal et se termine au réveil de l’animal, la durée de chirurgie est estimée entre 1 heure (traitement unilatéral) et 2 heures (traitement bi-latéral). Prises de sang : sur animal vigile, tous les animaux de l’étude, contention manuelle, nombre de prélèvements selon les études mais toujours 1) dans le respect du volume maximal prélevable et 2) avec un temps de récupération des animaux entre 2 prises de sang. Les prises de sang, incluant la durée de contention de l’animal, sont de courte durée (environ 1 à 2 minutes) Liquide de l’oreille, liquide cerebrospinal : sur animal sous anesthésie générale ou à la nécropsie, tous les animaux de l’étude, 1 prélèvement par occasion, au maximum 2 occasions par animal (à la chirurgie et à la nécropsie)
Impact sur les animaux
Les nuisances correspondent essentiellement à la chirurgie et aux conséquences de la chirurgie. Suite à la chirurgie, et selon sa durée (si traitement uni- ou bi-latéral, durée entre 1h et 2h), les animaux peuvent présenter une phase de réveil plus ou moins longue (variabilité inter individuelle), toujours sous surveillance étroite des techniciens et l’appui des vétérinaires. Il est possible qu’après la chirurgie, les animaux présentent une baisse légère et ponctuelle de leur prise alimentaire et de leur poids. Les effets indésirables potentiels sont une perte d’équilibre et/ou un nystagmus (mouvement d'oscillation involontaire et saccadé du globe oculaire) transitoire(s). Dans tous les cas, une analgésie et une surveillance péri-opératoire sont mis en place (ex : les animaux sont suivis quotidiennement avec plusieurs examens quotidiens sur au moins 10 jours post-chirurgie avec contrôle vétérinaire).
Devenir
Tous les animaux sont euthanasiés pour permettre la collecte de tissus, fluides pour évaluer la toxicité du test item, la biodistribution du test item.
Remplacement
Il n'existe pas de système in vitro à l'heure actuelle pour la validation de l’efficacité et de la sécurité de la transduction des différents sérotypes de vecteurs viraux présélectionnés dans le modèle murin. Nécessité d’optimiser la chirurgie, la dose et le sérotype viral chez le PNH afin de pouvoir ensuite transférer cette stratégie à l’humain.
Réduction
Le nombre d'animaux est estimé en fonction de la variation attendue concernant les différents paramètres explorés : transduction du vecteur dans les cellules ciliées, modification des seuils en PEA. Cette estimation du nombre a été déterminée pour permettre la détection d'une différence de 10% minimum de transduction virale entre les cellules ciliées des cochlées et pouvoir détecter une éventuelle variation de 10 dB à deux fréquences sur les PEA des oreilles injectées et non injectées afin de vérifier l'absence d'effets indésirables de la technique et/ou du virus pouvant causer une perte de l'audition. Les tests statistiques seront choisis en fonction des paramètres comparés. Cette procédure permet d'optimiser le nombre d'animaux utilisés dans chaque série, soit en utilisant les deux oreilles avec une condition différente pour chacune, soit en utilisant à chaque fois l'oreille controlatérale comme témoin expérimental.
Raffinement
Pendant la phase pré-opératoire et de réveil et ensuite pendant au moins 10 jours après la chirurgie, sont surveillés étroitement : l’activité et la mobilité dans les volières des animaux, les interactions sociales et les expressions faciales, l’apparence physique (aspect de la fourrure traduisant les phases de toilettage entre congénères, poils drus), les éventuels écoulements nasaux et/ou oculaires, les postures inhabituelles, la réponse aux stimuli, la consommation alimentaire, le poids, le clignement des yeux/mobilité des paupières (signes cliniques de paralysie faciale, en raison de la chirurgie intracochléaire), par les techniciens avec l’appui des vétérinaires. A chaque paramètre évalué est associé un score de sévérité. La somme permet de définir un score total. Selon le résultat, le vétérinaire est consulté pour mise en place des soins pour soulager l’animal (ex. traitement anti-inflammatoire). Par exemple, en cas de dessèchement de l’oeil, une pommade (Ocrygel ou équivalent) sera utilisée. Egalement, suite à la chirurgie, des rations additionnelles de fruits et de légumes peuvent être proposées aux animaux pour favoriser la prise alimentaire dès 24 heures après la chirurgie afin d’éviter la perte de poids, et les animaux peuvent être regroupés dès leur réveil complet après chirurgie pour permettre les interactions physiques entre congénères et favoriser le retour au comportement physiologique, dont la consommation de fruits/légumes. S’ajoute également le suivi quotidien de la fréquence cardiaque et de la température corporelle sur ces 10 jours (et plus si l’état de l’animal l’exige). Afin de limiter la douleur et la souffrance des animaux, toutes les interventions chirurgicales sur les animaux se feront sous anesthésie générale, renforcée par des compléments analgésiques et antiinflammatoires appropriés, selon les procédures vétérinaires approuvées. Leur état de santé sera surveillé tout au long de l'étude et évalué grâce à la mise en place de points limites, qui permettront d'intervenir immédiatement s'il y a signe d’inconfort ou de souffrance et de veiller au bien-être des animaux.Les animaux seront hébergés au minimum par deux et un programme d'enrichissement adapté est mis en place tout au long de l'étude.
Choix des espèces
Les études préalables menées chez la souris ne peuvent être translatées de façon sûre et efficace à l’Homme sans passer par une étude intermédiaire dans une espèce présentant une organisation de l’oreille comparable à celle de l’Homme. Le choix de macaca fascicularis est justifié par le fait que l’on trouve dans cette espèce une organisation du système auditif, une dimension et une structure de l’oreille moyenne et interne comparable à celles de l’Homme. Des études préalables ont également mis en évidence une différence morphologique critique entre l’oreille moyenne de souris et celle de macaque. Seuls ces derniers présentent une structure de la fenêtre ovale similaire à ce que l’on retrouve chez l’Homme (absence d’artère stapédienne qui existe chez la souris) et permet de rendre possible la translation de la technique d’injection locale dans l’oreille interne à l'Homme. Animaux (2 à 6 ans). La nécessité de travailler avec des animaux de cet âge est de pouvoir avoir un système auditif bien développé au moment de l’étude.
Evaluation thérapeutique, pharmacocinétique et pharmacodynamique d’une molécule prorésolutive dans un modèle inflammatoire cutanée ou de vaccination chez le primate à différentes doses.
- Recherche appliquée
- Troubles immunitaires
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
Trois prélèvements de moelle osseuse, trois prélèvements de ganglions et jusqu'à 16 prises de sang en 48 jours, dont 6 dans une même journée, s'ajoutent sous anesthésie à l'injection intraveineuse d'un anticorps monoclonal censé favoriser la résolution de l'inflammation. 42 macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré ou sans réveil, certains après une inflammation provoquée par des injections intradermiques de bactéries inactivées, d'autres après deux injections d'une protéine de mollusque. Pour décrire les effets néfastes, le porteur ne retient que des anesthésies répétées "inconfortables" et une possible "démangeaison locale". Il exclut aussi les analgésiques anti-inflammatoires, qui perturberaient l'effet de la molécule testée. Le décompte prévoit 40 macaques réutilisés après accord du vétérinaire, et le porteur indique que ceux de l'étude de biodistribution sont tués pour le prélèvement de leurs organes.
Objectifs
Les traitements anti-inflammatoires actuels visent à éteindre une inflammation chronique préexistante mais cette atténuation de la réponse du système immunitaire n’est souvent que transitoire et s’accompagne très souvent de rechutes. Les études scientifiques visant à déterminer les mécanismes associés à l’inflammation ont mis en lumière un processus actif de l’extinction de l’inflammation s’appelant résolution de l’inflammation Nous avons déjà démontré dans notre laboratoire que le traitement prorésolutif constitué par notre molécule d'intérêt (anticorps monoclonal ciblant un des récepteurs de la résolution exprimé par les neutrophiles et les macrophages) est cliniquement actif chez la souris dans de nombreux modèles inflammatoires. En effet, dans des modèles de colite induite ou spontanée, nous avons pu apprécier un retour plus rapide ou une stabilisation/amélioration de la colite lorsque les animaux ont été injectés avec ce traitement prorésolutif. Par ailleurs nous avons chez l’Homme, observé in vitro un effet de cette même molécule sur les neutrophiles et les macrophages. En outre, dans une précédente étude chez le primate non humain, nous avons pu apprécier la pharmacocinétique ainsi qu’un effet biologique du produit sur un modèle d’inflammation réalisée par l’injection intradermique de bactéries inactivées aux UV. Ce projet sera dans la continuité du précédent pour évaluer les doses minimales et maximales requises pour observer un effet biologique et évaluer la toxicité du produit ainsi qu’identifier des biomarqueurs d’activité permettant de suivre la pharmacodynamique du produit et orienter les analyses chez l’Homme lors d’essai clinique. En outre, l’étude de biodistribution du traitement n’a pas été réalisée et pourra être évaluée dans cette étude, paramètre indispensable pour l’évolution du produit vers la clinique. Enfin, de manière complémentaire, un modèle de vaccination et rechallenge sera évalué pour répondre à la question d’un éventuel impact du traitement sur la vaccination, notamment la réponse humorale liée aux anticorps.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d’une part d’évaluer la pharmacocinétique/pharmacodynamique d’un produit destiné à la médicamentation humaine permettant ainsi d’anticiper un schéma d’administration et d’estimer d’éventuels effets secondaires liés à l’injection de ce médicament. En outre, la réalisation en parallèle d’un modèle inflammatoire intradermique permettra d’apprécier un effet biologique de la molécule sur un modèle déjà utilisé dans une phase I lors d’essais cliniques et pour lequel nous avons obtenu des résultats préliminaires encourageants nécessitant d’être confirmés. Enfin, l’étude sur la capacité vaccinale après injection de la molécule permettra de mieux appréhender les mécanismes d’action du médicament et s’assurer que l’administration d’une telle drogue de manière concomitante à une vaccination de trouble pas la réponse immunitaire primaire et/ou secondaire.
Procédures
Certains animaux seront soumis sous anesthésie à l’induction d’une inflammation suite à des injections intradermiques (sur 5 min) sur une seule journée. D’autres animaux seront soumis sous anesthésie à une injection intramusculaire (5 min) d’une protéine immunogène de mollusque puis une injection sous-cutanée de cette même protéine (5 min) à 8 jours d’intervalle. Les animaux seront soumis également, sous anesthésie, après injection intraveineuse de la molécule thérapeutique d’intérêt (15 min), à plusieurs prélèvements sanguins (au maximum 6 dans une même journée, 16 sur la totalité de la procédure expérimentale sur 48 jours), notamment lors d’une anesthésie prolongée de 2h, quelques prélèvements de moelle osseuse (N=3, avant traitement, j10 et j21) et de ganglions (N=3, avant traitement, j7 et j21).
Impact sur les animaux
Les protocoles d’anesthésie répétés sur 24h lors de l’injection de la molécule pour évaluer la pharmacodynamique seront inconfortables et à ce titre, les animaux spécifiquement lors de cette journée seront suivis de manière accrue et l’inconfort le plus adéquatement maîtrisé. Les modèle d’inflammation pourrait créer une démangeaison locale qui sera alors protégée si tel est le cas.
Devenir
Les protocoles utilisés dans cette étude permettent une réutilisation de l'ensemble des animaux utilisés dans ce projet après accord du vétérinaire pour une nouvelle procédure légère ou modérée exceptés ceux utilisés pour évaluer la biodistribution de la molécule qui nécessite un prélèvement de différents organes après euthanasie.
Remplacement
A ce jour, aucune méthode ne peut remplacer un système immunitaire complet et donc rend indispensable l’utilisation d’animaux. Des études préliminaires sur des cellules ex vivo ont permis d’identifier une activité biologique du médicament et donc ont orienté les paramètres à évaluer lors de l’étude in vivo de la molécule. Les résultats obtenus lors d’études préliminaires in vivo chez la souris nous permettent maintenant d’étudier la molécule de façon plus précise chez le primate non humain.
Réduction
Ce genre de protocole chez le macaque ne peut être réalisé comme une étude statistique, en effet, dans le respect de la règle des 3R et d’un point de vue éthique, nous limitons le nombre d’animaux au strict minimum, à savoir 3 animaux par groupe, ce qui rend impossible tout test statistique. Cependant, compte tenu de la variabilité individuelle, le nombre de 3 animaux/groupe est essentiel pour obtenir une relevance scientifique quant à l’interprétation des résultats obtenus et l’identification d’un éventuel effet thérapeutique tout en réalisant de manière fiable une étude cinétique dans le sérum de la molécule. De plus, si le modèle d’inflammation cutanée (injection bactéries inactivées) n’a pas d’impact sur la cinétique, l’ensemble des animaux prévus ne sera pas utilisé. D’autre part, de façon à réduire le nombre d’animaux, il s’agit de réutilisation d’animaux dans le cadre strict de la loi après avis vétérinaire.
Raffinement
Toutes les procédures sont réalisées chez le macaques sous anesthésie. La douleur sera dans la mesure du possible évitée par injection d’analgésique qui devra toutefois ne pas être dans la catégorie des anti-inflammatoires pour ne pas perturber ou annihiler l’effet de la molécule thérapeutique injectée et évaluée. Les animaux sont hébergés avant protocole expérimental en volière, de façon à préserver leur de mode vie en communauté. Au cours du protocole expérimental les individus traités sont hébergés dans des cages séparées, mais jointives permettant la vision et la communication entre congénères. Il est en effet fondamental pour ne pas stresser davantage aussi bien l’animal traité que les autres animaux, de pouvoir lui faire facilement (sous anesthésie légère) des injections ou prélèvements qui seraient impossibles dans un environnement commun. Un enrichissement alimentaire (fruits et/ou légumes) est donné quotidiennement, un enrichissement par jeux (différentes activités) est donné en rotation dans les cages selon un programme hebdomadaire. Enfin, un aménagement (perchoirs, cordes…) des cages permet un enrichissement de mouvements.
Choix des espèces
Les primates non humains, et plus précisément les macaques dans cette étude, représentent l’espèce animale de choix comme modèle préclinique étant donné leur morphologie, leur proximité phylogénétique et leur similitude avec le système immunitaire de l’Homme. Différents modèles chez le macaque peuvent être ainsi développés pour mimer des situations cliniques connues, voire des protocoles similaires déjà existants chez l’Homme comme c’est le cas pour cette étude tout en étant moins douloureux, et tester différents protocoles thérapeutiques innovants en conditions précliniques. La constitution du système immunitaire est dépendante de l’âge des animaux donc il s’agira de préférence d’animaux jeunes adultes (3 à 4 kg) dont le système immunitaire est alors mature.
Prélèvements sanguins ponctuels pour les mises au point, la calibration de techniques, les dépistages ou la réalisation de test préliminaires in vitro chez le primate non humain
- Recherche appliquée
- Autres troubles humains
- Cancers
- Diagnostic des maladies
- Maladies infectieuses
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
- Troubles cardiaques
- Troubles endocriniens
- Troubles gastrointestinaux
- Troubles immunitaires
- Troubles nerveux
- Troubles respiratoires
- Troubles sensoriels
200 macaques à longue queue vont être utilisés, réutilisés après une période de repos, dans des procédures classées de souffrance légère. Ils subissent des prélèvements de sang répétés au niveau des veines et artères fémorales ou céphaliques, le plus souvent sans anesthésie, jusqu'à 20 % de leur volume sanguin par ponction. Le porteur indique que ces prélèvements peuvent provoquer stress, hématomes et anémie transitoire, et plus rarement une fistule entraînant une boiterie. Il présente ces prélèvements de matériel biologique comme un moyen de mettre au point des tests et de réduire le nombre d'animaux utilisés.
Objectifs
L’objectif de ce projet est de répondre à un besoin en mettant à disposition d’un donneur d’ordre du matériel biologique (sang ou dérivés) afin de pouvoir mettre au point des tests, calibrer des appareils souvent nécessaires avant une étude ou encore réaliser une série de dépistages avant l’entrée en étude d’animaux. La mise au point de ces tests doit fréquemment passer par la stimulation de cellules immunitaires présentes dans le sang frais, évaluer les effets non-spécifiques portés par les protéines de matrices biologiques (sang, plasma, urine…), ou encore évaluer le statut sérologique d'un animal. Il est donc nécessaire de fournir les matrices correspondantes provenant des espèces d'intérêt, de manière à améliorer la qualité des tests lors d'étude in vivo et ce faisant diminuer la quantité d'animaux utilisés.
Bénéfices attendus
Des prélèvements sont quelques fois nécessaires pour la mise au point de techniques, la calibration de matériel, la sélection de paramètres. Ces mises au point peuvent servir pour une étude chez le primate non humain (PNH). Ces prélèvements servent également à la réalisation de test in vitro préliminaires, évitant ainsi le recours à l’animal pour des tests préliminaires. Dans ce contexte, les différents prélèvements réalisés vont permettre d’améliorer les techniques et ainsi de raffiner les méthodes utilisées et également de réduire le nombre d’animaux.
Procédures
La majorité des animaux sera soumis à des prélèvements sanguins au niveau des veines et/ou artères fémorales et ou céphaliques sans anesthésie d'une durée de quelques secondes (de 10 secondes à 30 secondes) en fonction du nombre de tubes à remplir. En cas de besoin (pour la contention d’un animal de plus de 5kg par exemple) les prélèvements pourront se faire sous sédation. Les prélèvements de sang seront réalisés à hauteur du volume maximum prélevable en fonction du % du volume sanguin circulant (VSC), selon les recommandations généralement acceptées et établies par Diehl et al.,2001 soit 7,50 % du VSC suivi d'une période de repos de 7 jours (par exemple 15,8 ml pour un animal pesant 3 Kg); 10% du VSC suivi d'une période de repos de 2 semaines (par exemple 21 ml pour un animal pesant 3 Kg); 15% du VSC suivi d'une période de repos de 3 semaines (par exemple 31,5 ml pour un animal pesant 3 Kg); 20% du VSC suivi d'une période de repos de 4 semaines (par exemple 42 ml pour un animal pesant 3 Kg).
Impact sur les animaux
Les prélèvements sanguins peuvent provoquer du stress et/ou l’apparition d’hématome(s) au niveau de la zone de ponction. Lors de prélèvements fréquents ou en grande quantité, une anémie transitoire peut également apparaître. Très rarement, une fistule artério-veineuse peut apparaître et entraîner une boiterie ou gêne chez l’animal.
Devenir
Les animaux pourront être réutilisés après une période de repos suffisante après un examen vétérinaire avant d'entrer dans une nouvelle procédure. Le degré de gravité réel sera pris en compte.
Remplacement
Les animaux ne peuvent être remplacés car ces études vont permettre de mettre au point des tests sur des animaux de même espèce ou alors vont permettre de selectionner des animaux parmi un groupe d'animaux de la même espèce. Indirectement l'utilisation des ces prélèvements peut permettre de remplacer l'animal. Par exemple, des prélèvements de sang total peuvent permettre d’évaluer de façon préliminaire la toxicité ou l’efficacité d’une ou plusieurs molécules (par exemple lors de tests de stimulation immunologiques), ou de différentes doses d’un candidat médicament.
Réduction
Ce nombre est évalué à partir des données de réalisation des années précédentes de l’installation d’essai pour ces mêmes procédures. Ces données sont présentées annuellement à la structure de bien-être animal. Ce nombre prend en compte le besoin de réaliser des screening d'animaux concernant leur taux d'anticrops contre un pathogène particulier, dans le cadre d'étude de challenge viral ou de biodistributions d'une thérapie génique par vecteur viral. La réalisation de trois études de ce type par an nécessite le screening d'une vingtaine d'animaux en moyenne. Les autres animaux correspondent à des demandes fréquentes de matrices biologiques (sérum, plasma, sang), dans le but de validation ou de mise au points de méthodes de bioanalyses ou des tests in vitro (immunostimulation). L’utilisation de matrice biologique, tel que le sang, de l’animal cible pour faire des mises au point ou des calibrations de techniques permet par exemple la sélection de la fenêtre de lecture pour les analyses cytométriques et permet in fine de réduire le nombre d’animaux utilisés. Aucun test statistique ne sera réalisé.
Raffinement
Les animaux seront hébergés en groupes sociaux (mâles et femelles hébergés séparément) sur de la litière pour leur permettre de fourrager. Des jouets seront mis à leur disposition (rotation des jouets une fois par semaine). Des friandises seront distribuées quotidiennement aux animaux (après les manipulations et en fin de journée) dans la litière et dans des dispostifs à friandises (tube, jouets...). Les animaux bénéficieront de séances d'approches associées à du renforcement positif afin de les préparer et de réduire le stress lié aux actes contraignants (contention, prise de sang...). Un score du stress et de la douleur accompagné de points limites permet d’évaluer quotidiennement le bien-être de l’animal. Les prélèvements seront réalisés selon les recommandations éthiques européennes en termes de quantité prélevée et de délai de réutilisation. Une observation du site de prélèvement pendant quelques minutes sera réalisée après chaque prélèvement. Le plus possible, les prélèvements seront réalisés sur animaux non-anesthésiés et non-sédatés afin de préserver leur état physiologique naturel et de ne pas perturber leur rythme quotidien. La sédation peut en effet impacter l'appétit des animaux, causer des nausées, etc.
Choix des espèces
L’utilisation du singe cynomolgus est nécessaire pour les mises au point et calibration des techniques qui seront utilisées dans le cadre d’étude in vivo chez cette même espèce. Aussi les dépistages sérologiques/recherche d’anticorps spécifiques seront effectués sur un panel de singe cynomolgus préselectionné pour être inclus en étude (une demande d’autorisation spécifique pour ces études sera faite). Les animaux seront des animaux juvéniles ou matures selon l'ojectif des études subséquentes.
Validation du modèle d’administration intrathécale (lombaire et cisterna magna) chez le primate non-humain
- Recherche appliquée
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
6 macaques à longue queue vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent une injection intrathécale sous anesthésie et plusieurs prélèvements de liquide céphalo-rachidien et de sang, certains sur animal vigile, avant une autopsie, pour valider une technique d'administration en vue de futures études réglementaires de toxicologie. Le porteur indique qu'au réveil peuvent survenir une désorientation, une hypothermie ou une apnée, et que les prélèvements sur animal vigile peuvent être désagréables. Sur le remplacement, il affirme qu'aucune alternative non animale n'existe et que le macaque est "pertinent" par sa proximité phylogénétique avec l'humain.
Objectifs
L’objectif de ce projet est de valider le modèle d’administration intrathécale (voie basse [lombaire] et voie haute [base du crane]) chez le primate non-humain. Ce modèle sera validé grâce à l’injection d’un produit pharmaceutique de référence dont la pharmacocinétique et la biodistribution seront évaluées et via une évaluation histopathologique complète afin de confirmer que la procédure d’administration intrathéchale (voie haute et voie basse) sera compatible avec une étude de toxicologie générale. Ce modèle permettra de répondre aux exigences réglementaires dans le cadre de l’évaluation de la sécurité des produits pharmaceutiques utilisant des stratégies thérapeutiques innovantes du système nerveux central qui seront injectées par voie intrathécale chez l’homme.
Bénéfices attendus
La validation du modèle d’administration intrathécale chez le primate non-humain permettra la réalisation d’études de toxicologie règlementaire qui sont nécessaires pour démontrer la sécurité des produits pharmaceutiques en développement, avant leur mise sur le marché ou les premiers essais cliniques (notamment pour le développement de thérapie innovante telle que la thérapie génique administrée par voie intrathécale chez l’homme). De plus la validation pourra contribuer à la mise sur le marché de nouvelles thérapies sûres pour les patients atteints de pathologie du système nerveux central (exemples: maladies de Parkinson et Alzheimer ou le dystrophie musculaire).
Procédures
L’injection unique intrathécale et les prélèvements de liquide céphalo-rachidien (4 temps, d’une durée d’envion 45 min par procédure) seront réalisés sous anesthésie générale volatile (après intubation endotrachéale) avec surveillance anesthésique et analgésie périopératoires (induction anesthésique via une injection intramusculaire). Une évaluation neurocomportementale sera réalisée en post-administration/prélèvement (durée d’environ quelques minutes) afin de déceler toute potentielle atteinte neurologique en lien avec la procédure. Une analgésie préventive (pré et post procédure pendant 2 jours), des grilles d’évaluation et des points limites spécifiques seront mis en place afin d’anticiper toute douleur ou détresse chez les animaux. Des prélèvements sanguins seront réalisés à raison de 4 temps (durée d’environ quelques minutes) dans les 24h suivant l’injection. Dès que possible, les prélèvements sanguins seront réalisés sur animal anesthésié à l’occasion des prélèvements de LCR. Pour les autres occasions, les prélèvements sanguins seront de courte durée (quelques minutes).
Impact sur les animaux
Les procédures d’administration/prélèvement intrathécale se faisant sur animaux anesthésiés qui seront mis à jeun la veille de la procédure. Lors du réveil anesthésique une désorientation/perte d’équilibre et une hypothermie peuvent être observées temporairement. En cas d’hypothermie, une prise en charge par lampe chauffante sera mise en place. Des évènements anesthésiques liées à l’anesthésie volatile peuvent survenir (apnée). Certains prélèvements sanguins (PS) seront réalisés sous anesthésie et seront donc sans effet attendu pour les animaux. Pour les prélèvements sanguins (PS) qui seront réalisées sur animaux vigiles celles-ci pourraient être associées à des sensations désagréables de ponction mais seulement pendant une courte durée. Les signes cliniques suivant pourraient être observés en cas de réaction exagérée au produit pharmaceutique de référence : • Troubles de la coordination des mouvements • Diminution de l’appétit • Somnolence • Vomissement • Diarrhée Ces signes cliniques devraient être seulement transitoire et seront surveillés.
Devenir
Les animaux seront autopsiés à la fin de la procédure afin d’évaluer l’impact de la procédure d’ administrations/prélèvements de liquide céphalo-rachidien (LCR) d’un point de vue histopathologique. Ceci afin de valider le modèle, dans le contexte des études réglementaires de toxicologie.
Remplacement
Actuellement, il n’existe pas d’alternative non animale permettant d’évaluer la sécurité et la toxicité, notamment systémique et neurocomportementale des futurs candidats médicaments dans le cadre du développement de thérapie innovante, telle que la thérapie génique. Il n’existe pas non plus d’alternative non animale pour valider que la technique d’administration intra thécale aboutit à une exposition de l’animal au produit pharmaceutique de référence et que celle-ci est bien tolérée (analyse histopathologiqueà. Le macaque cynomolgus est un modèle animal pertinent car il est proche de l'Homme d’un point de vue phylogénétique, transcriptomique et anatomique, permettant le développement de candidats médicaments et/ou de formulations innovantes dans les études de toxicologie.
Réduction
Le nombre d’animaux dans ce projet a été défini sur la base du nombre minimum d’animaux requis pour pouvoir conclure à la validation de la technique (pharmacocinétique et la biodistribution du produit réference). De plus, dans les études réglementaires de toxicologie 3 animaux par groupe sont généralement utilisés. Au total, 6 animaux seront utilisés dans ce projet : 3 animaux par localisation (zone lombaire ou cisterna magna).
Raffinement
Le produit pharmaceutique de référence sera injectée à une seule occasion et à une dose subclinique pour laquelle aucun effet toxique n’est attendu. Des points limites basés sur le comportement, l’état clinique et la perte de poids sont décrits dans des procédures internes et présentés dans la section points limites de ce projet (section 4.2). L’injection intratéchale sera réalisée sous anesthésie générale volatile (après intubation endotrachéale) avec surveillance anesthésique. Une analgésie préventive sera mise en place avant administration de l’élément de référence/prélèvements de liquides céphalo-rachidien (LCR) afin d’anticiper toute douleur ou détresse chez les animaux. Des mesures de prévention de l’hypothermie seront appliquées pendant l’anesthésie et au réveil. En raison du potentiel impact de l’administration intrathécale et des prélèvements de LCR, une évaluation neurocomportementale sera réalisée à deux occasions après adminisration et chaque prélèvement de LCR (+4h et +24h post-procédure). De plus, lorsque possible, les prélèvements sanguins (PS) seront réalisés sur animal anesthésié, à l’occasion des prélèvements de LCR. Pour les PS qui seront réalisées sur animaux vigiles (sans anesthésie) celles-ci pourraient être associées à des sensations désagréables de ponction mais seulement pendant une courte durée. L’euthanasie sera considérée pour les signes cliniques suivants : • convulsions ne rétrocédant pas spontanément ou à l'administration d'anti-convulsivants ou convulsions répéétes dans la même journée • Incapacité prolongée de l'animal à se déplacer ou pertes d'équilibres durables impactant la qualité de vie de l'animal.
Choix des espèces
Les études réglementaires de toxicologie doivent se faire chez une espèce pertinente pour l’évaluation de la sécurité des futurs candidats médicaments. La pertinence du primate non-humain est basée sur une homologie phylogénétique, anatomique et transcriptomique importante avec l’Homme. De nombreuses nouvelles stratégies thérapeutiques actuelles du système nerveux central (SNC) sont basées sur des produits biologiques ou de thérapie génique (oligonucléotide) qui nécessitent une homologie phylogénétique ou transcriptomique importante avec l’Homme afin d’évaluer les propriétés pharmacodynamiques du produit mais également les potentiels effets toxiques. Par conséquent, l’utilisation d’autres modèles non-rongeur (tel que porc et chien) est inapproprié dans ces études. L’utilisation du primate non humain pour la validation du modèle d’administration intrathécale est donc justifiée puisque les études précliniques non rongeurs sur ces nouvelles thérapies seront réalisés chez le macaque. La validation du modèle d’administration intrathécale ne nécessite pas de pré-requis d’âge et se fera sur jeunes adultes/adultes comme pour les études de toxicologie réglementaire.
Le métabolisme de l’oxygène obtenu par Imagerie à Résonance Magnétique (IRM) dans l’accident vasculaire cérébral (AVC) : Recherche d’un biomarqueur innovant des capacités de récupération post-AVC chez le Primate Non-Humain (PNH) EU (2/2)
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
Les expériences menées sur ces macaques doivent démontrer l'efficacité d'un logiciel de traitement d'images IRM développé avec l'entreprise Olea Medical, et la chaîne de biomarqueurs IRM du projet est intégrée à une plateforme commerciale. 12 macaques à longue queue vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, tous tués par injection létale 45 jours après un AVC provoqué. Après la pose d'un collier sous anesthésie et quatre mois et demi d'entraînement sous restriction hydrique, ils subissent une occlusion de l'artère cérébrale moyenne, avec un risque de mortalité estimé à 18 %, ainsi que des séances d'imagerie et des prises de sang répétées sous anesthésie. Le porteur écrit que le recours au primate non-humain "apparait donc essentiel" et justifie le choix d'adolescents parce qu'ils "n'ont jamais été utilisés dans d'autres études".
Objectifs
L’accident vasculaire cérébral (AVC) est un déficit neurologique soudain, causé par un caillot dans une artère cérébrale (accident dit ischémique) ou une hémorragie cérébrale (accident dit hémorragique). Le traitement le plus récent de l’accident ischémique est la thrombectomie, qui vise à traiter le caillot responsable de l’occlusion par une action endovasculaire mécanique et ainsi restaurer l’apport sanguin de la région cérébrale irriguée. L’étendue de la pénombre ischémique, la partie du cerveau affectée par l’infarctus mais encore viable, est un indicateur important de l’issue de l’AVC. Sauver la pénombre est une priorité pour diminuer la mortalité et limiter les séquelles lourdes. Notre projet a pour principal objectif de vérifier la sécurité de la procédure qui consiste à incliner de 15° vers l’arrière le corps et la tête du sujet pendant l’occlusion, permettant ainsi d’augmenter l’apport sanguin vers le cerveau. Cette approche a déjà fait ses preuves chez le rongeur et son innocuité doit être validée chez le primate, pour rendre l’essai clinique possible. Cette approche d'inclinaison permettrait de sauver des patients dans la phase critique d’urgence qui risquent de décéder ou d’être lourdement handicapés. La mesure du métabolisme de l'oxygène (CMRO2 : Cerebral metabolic rate of oxygen) représente donc une mesure complémentaire reflétant l’atteinte ou la survie de cette zone de pénombre pour définir avec précision le tissu cérébral à risque lésionnel, et peut donc être un biomarqueur des déficits post-AVC. Après la phase aiguë, il pourrait également servir pour prédire la récupération de ces déficits à long terme. Cette mesure CMRO2 via l’IRM n’ayant jamais été validée à la phase aiguë, notre projet prévoit d’utiliser l’approche d'inclinaison afin d’en évaluer la valeur prédictive. Nos données rétrospectives sont utilisées pour développer un logiciel de post-traitement clinique de la CMRO2 avec Olea Medical. Son efficacité pour suivre un traitement comme l'inclinaison sera démontrée grâce aux nouvelles expériences. Des analyses corrélatives seront réalisées entre les mesures de déficits moteurs observés chez l'animal via une tâche de prise alimentaire nécessitant une dextérité motrice qui sera affecté par l’AVC et mettra en jeu des mécanismes d’adaptation comportementale que l’on pourra corréler avec nos marqueurs d’activité cérébrale dans les régions corticales et sous-corticales associés à l’intensité des déficits ou de la vitesse de récupération.
Bénéfices attendus
Ce projet est conçu pour répondre à des questions en lien avec des problématiques cliniques, mais aussi pour enrichir nos connaissances fondamentales concernant le fonctionnement cérébral et l’importance de la reperfusion cérébrale dans les mécanismes de récupération fonctionnelle post-AVC. Grâce à l’étape d’habituation et d’entraînement des animaux à la réalisation de la tâche de prise alimentaire et à la manipulation pour le test de la motricité, le stress des animaux sera réduit, car ceux-ci participeront d’eux même à leur mise en chaise et seront habitués aux sorties quotidiennes. La restriction hydrique augmentera leur motivation pour réaliser la tâche. Notre projet va permettre de recueillir des informations inédites concernant la procédure de l’HDT15°, un traitement non pharmacologique de première intention pour améliorer la reperfusion cérébrale et limiter les processus lésionnels, tout en favorisant la récupération fonctionnelle de nombreux patients atteints d’AVC. Nous pourrons ainsi avoir une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeux dans les phases précoces post-AVC, grâce aux nouveaux outils IRM pour mesurer la consommation d’oxygène cérébrale. En déterminant cette mesure de la CMRO2 au sein des structures cérébrales corticales et sous-corticales participant à la compensation fonctionnelle cela ouvrira certainement une meilleure prise en charge et un meilleur suivi thérapeutique des patients atteints d’AVC, avec une approche de plus en plus personnalisée. En combinant l’imagerie TEP avec l’IRM de diffusion à haute définition, nous allons avoir l’opportunité de caractériser les marqueurs d’inflammation sous-jacent aux processus lésionnels et de compensation et ainsi de mieux comprendre comment les zones cérébrales non-lésées peuvent compenser pour pallier la perte de fonction d’une région cérébrale ayant subi une lésion ischémique. L’IRM étant largement plus répandue et accessible en urgence que l’imagerie TEP, les marqueurs IRM pourront avoir un impact clinique très important. Afin d'être largement disponible pour une utilisation clinique dans les maladies cérébro-vasculaires, le pipeline de biomarqueurs IRM est implémenté dans une plateforme commerciale et sera optimisé pour une utilisation à la phase aiguë.
Procédures
Une légère anesthésie sera réalisée pour poser le collier des animaux (1 heure). L’apprentissage et la réalisation de la tâche alimentaire se fera sous un contrôle hydrique (4 mois et 15 jours). En fonction des performances de l'animal et de son apport hydrique venant des aliments obtenus dans la tâche, la quantité d'eau dans la bouteille sera ajusté pour donner un apport hydrique constant. Un apport nutritionnel complémentaire, composée de croquettes primates et légumes, sera dispensée dans la cage après chaque séance et sera pris en compte dans l’apport hydrique quotidien. Les jours de repos (week-end), les animaux auront un accès libre jusqu’au dimanche, où l’apport hydrique de référence pour chaque animal sera repris. Des imageries seront réalisées pour évaluer les lésions cérébrales et évaluer la valeur prédictive du CMRO2 ou de l’intensité du phénomène d’inflammation mesuré par IRM de diffusion ou l’imagerie (1/2 journée par imagerie). Des prélèvements de sang seront effectués sur tous les animaux, lors des étapes d’imagerie sous anesthésie. Ces prélèvements de sang seront plus nombreux lors de l’étape d’occlusion-reperfusion. Finalement un dernier prélèvement sanguin ainsi qu’un prélèvement de liquide céphalo rachidien (LCR) sera effectué avant l'euthanasie scientifique de l’animal. A la fin du protocole, les animaux seront euthanasiés par injection intraveineuse létale d’un agent euthanasiant vétérinaire suite à une sédation à la kétamine, après prélèvement du LCR sur animal anesthésié.
Impact sur les animaux
La partie habituation/entraînement du projet peut induire un léger stress à l’animal au tout début de cette étape mais ne constitue pas une source potentielle de nuisances importantes. La partie du projet impliquant une intervention d’occlusion/reperfusion constitue une source potentielle de nuisances importantes. En effet l’occlusion de l’artère cérébrale moyenne, va provoquer des lésions cérébrales dans une zone localisée du cerveau. Ces lésions impliquent une perte des capacités motrices et cognitives de l’animal en post-opératoire, qui implique un isolement et un confinement de l’animal durant quelques jours, jusqu’à la récupération quasi-totale de sa motricité. Une étude précédente utilisant ce même modèle d’AVC chez le macaque a montré que la phase aigüe de l’AVC est la plus critique en termes d’effets indésirables sur les animaux (18% de risque de mortalité estimé). Une surveillance accrue des animaux sera donc réalisée lors de cette phase. Cette approche peut aussi induire des micro-accidents vasculaires par augmentation de la pression sanguine et de la rupture des vaisseaux cérébraux. C’est pour mesurer les risques de produire des effets indésirables découlant de ces potentiels accidents vasculaires induit par l’approche thérapeutique testée qu’il est essentiel de valider cette approche thérapeutique de reperfusion. Les parties de l’étude intégrant la phase d’entraînement et les examens d’imagerie sont considérées légères et modérés tandis que l’intervention d’occlusion/reperfusion qui présente des risques de déficits lésionnels étant classée en procédure plutôt sévère, nous estimons que la sévérité totale du projet demeure sévère pour tous les animaux.
Devenir
A l’issu de la procédure, 45 jours après l’intervention, les animaux seront euthanasiés. Cette sortie de la procédure par une euthanasie sur tous les animaux est principalement justifiée par le fait qu’elle nous sera indispensable, pour valider les mécanismes au niveau cellulaire, des outils d’imagerie développés dans ce projet. Seulement des approches histologiques au niveau cellulaire, sur du tissu cérébral post-mortem, peuvent nous permettre de valider ces outils IRM de la CMRO2 ainsi que des processus inflammatoires.
Remplacement
L’utilisation d’animaux vivants est nécessaire pour valider l’efficacité et l’innocuité d’un nouveau traitement de l’AVC ischémique. En effet, les alternatives non animales (in silico, in vitro ou ex vivo) ne permettent pas d’étudier la sécurité de l'angulation de la tête et du corps à 15° lors de l'occlusion, les interactions entre les déficits moteurs observés et les marqueurs cérébraux associés à l’intensité des déficits ou de la vitesse de récupération. Avant de tester cette procédure chez l’Homme, il est donc nécessaire de l’évaluer avec un modèle animal pertinent. Il est donc judicieux d’utiliser un modèle animal qui mime les mécanismes neurobiologiques et comportementaux observables chez l’Homme dans le cadre de l’AVC ischémique. L’utilisation du modèle primate non-humain apparait donc essentiel pour la réalisation de cette étude préclinique, combinant des approches d’imagerie TEP/IRM avec des analyses comportementales. Ce modèle d’étude préclinique est le plus proche de l’humain. Ainsi, les informations obtenues sur le PNH seront plus facilement transposables et applicable à l’humain qui subit une perte de fonction similaire découlant d’un AVC. Enfin, le macaque cynomolgus est l’espèce primate la plus souvent utilisée en recherche biomédicale.
Réduction
Le nombre d’animaux minimum permettant d’atteindre une significativité et reproductibilité des observations mesurées grâce à un calcul de puissance est de 8 animaux. Au total, nous prévoyons 12 animaux dans le protocole. Ce nombre a été choisi sur la base du nombre minimum standard d’animaux pour réaliser des corrélations (n=8) chez le primate non-humain, et sur la possibilité d’avoir à remplacer des animaux en cours de protocole (n=2 à 4). En effet, en nous basant sur la précédente étude ayant utilisée ce modèle PNH d’AVC par occlusion de l’artère cérébrale moyenne, nous estimons à 18% le taux possible de mortalité suite à la procédure d’AVC. Si le nombre d’animaux atteignant un point limite s’avérait inférieur à notre prévision, dû probablement à l’effet bénéfique de l'angulation de la tête et du corps de 15° sur la reperfusion cérébrale, nous limiterons le nombre total d’animaux au nombre nous donnant une puissance statistique suffisante. Si nous réussissons à mener nos 8 premiers animaux à pouvoir faire toutes les étapes du protocole et que nous obtenons une puissance statistique suffisante, nous nous gardons la possibilité de réduire le nombre prévu de 12 à 8 animaux.
Raffinement
Notre méthodologie expérimentale a été planifiée afin de minimiser l’impact de notre étude sur la santé et le bien-être des animaux. Par exemple, l’imagerie constitue une approche non-invasive qui va nous permettre d’étudier l’ischémie-reperfusion cérébrale dans le cerveau entier des animaux sans engendrer d’effets délétères, chaque sujet étant son propre contrôle. De plus, le fait que nos deux principales mesures d’imageries, l’IRM de la CMRO2 et la TEP, seront réalisées simultanément grâce à la caméra hybride, nous pourrons limiter le nombre d’examens par animaux dans cette étude. Dès leur arrivée et tout au long de l’étude, en dehors des sessions comportementales qui seront réduites le plus possible, les animaux seront hébergés en groupes sociaux (4 ou 2), lorsque possible. Pour maximiser les effets bénéfiques de l’environnement, même durant les périodes post-AVC, les animaux seront toujours maintenus en hébergement par paire, pour limiter les effets délétères de l’isolement. Les animaux disposeront d’une quantité d’eau de boisson contrôlée et d’une quantité quotidienne d’aliment adaptée à leur poids.
Choix des espèces
L’organisation du système nerveux central est très différente selon les espèces, aussi bien au niveau macroscopique (taille des différentes structures) qu’au niveau moléculaire. Ce projet sera donc réalisé chez le macaque cynomolgus, du fait de sa proximité phylogénétique avec l’Homme et en particulier en raison des similitudes du cerveau et des comportements entre ces deux espèces. Les animaux utilisés seront adolescents car ce sont des animaux qui n’ont jamais été utilisés dans d’autres études.
Le métabolisme de l’oxygène obtenu par Imagerie à Résonance Magnétique (IRM) dans l’accident vasculaire cérébral (AVC) : Recherche d’un biomarqueur innovant des capacités de récupération post-AVC chez le Primate Non-Humain (PNH) EU (1/2)
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
Une occlusion de l'artère cérébrale moyenne provoque chez les macaques une lésion du cerveau, avec perte des capacités motrices et cognitives, et un risque de mortalité estimé à 18 % d'après une étude antérieure. 12 macaques à longue queue adolescents vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, pour vérifier la sécurité d'une inclinaison du corps et de la tête de 15° vers l'arrière pendant l'occlusion. Avant l'AVC, ils passent quatre mois et demi d'entraînement à une tâche de prise alimentaire sous contrôle hydrique. Le porteur écrit qu'ils seront "toujours maintenus en hébergement par paire" même après l'AVC, et décrit ailleurs un "isolement et un confinement de l'animal durant quelques jours" après l'opération. Tous sont tués par injection létale 45 jours après l'intervention, pour des analyses du tissu cérébral qui doivent valider les mesures d'IRM.
Objectifs
L’accident vasculaire cérébral (AVC) est un déficit neurologique soudain, causé par un caillot dans une artère cérébrale (accident dit ischémique) ou une hémorragie cérébrale (accident dit hémorragique). Le traitement le plus récent de l’accident ischémique est la thrombectomie, qui vise à traiter le caillot responsable de l’occlusion par une action endovasculaire mécanique et ainsi restaurer l’apport sanguin de la région cérébrale irriguée. L’étendue de la pénombre ischémique, la partie du cerveau affectée par l’infarctus mais encore viable, est un indicateur important de l’issue de l’AVC. Sauver la pénombre est une priorité pour diminuer la mortalité et limiter les séquelles lourdes. Notre projet a pour principal objectif de vérifier la sécurité de la procédure qui consiste à incliner de 15° vers l’arrière le corps et la tête du sujet pendant l’occlusion, permettant ainsi d’augmenter l’apport sanguin vers le cerveau. Cette approche a déjà fait ses preuves chez le rongeur et son innocuité doit être validée chez le primate, pour rendre l’essai clinique possible. Cette approche d'inclinaison permettrait de sauver des patients dans la phase critique d’urgence qui risquent de décéder ou d’être lourdement handicapés. La mesure du métabolisme de l'oxygène (CMRO2 : Cerebral metabolic rate of oxygen) représente donc une mesure complémentaire reflétant l’atteinte ou la survie de cette zone de pénombre pour définir avec précision le tissu cérébral à risque lésionnel, et peut donc être un biomarqueur des déficits post-AVC. Après la phase aiguë, il pourrait également servir pour prédire la récupération de ces déficits à long terme. Cette mesure CMRO2 via l’IRM n’ayant jamais été validée à la phase aiguë, notre projet prévoit d’utiliser l’approche d'inclinaison afin d’en évaluer la valeur prédictive. Nos données rétrospectives sont utilisées pour développer un logiciel de post-traitement clinique de la CMRO2 avec Olea Medical. Son efficacité pour suivre un traitement comme l'inclinaison sera démontrée grâce aux nouvelles expériences. Des analyses corrélatives seront réalisées entre les mesures de déficits moteurs observés chez l'animal via une tâche de prise alimentaire nécessitant une dextérité motrice qui sera affecté par l’AVC et mettra en jeu des mécanismes d’adaptation comportementale que l’on pourra corréler avec nos marqueurs d’activité cérébrale dans les régions corticales et sous-corticales associés à l’intensité des déficits ou de la vitesse de récupération.
Bénéfices attendus
Ce projet est conçu pour répondre à des questions en lien avec des problématiques cliniques, mais aussi pour enrichir nos connaissances fondamentales concernant le fonctionnement cérébral et l’importance de la reperfusion cérébrale dans les mécanismes de récupération fonctionnelle post-AVC. Grâce à l’étape d’habituation et d’entraînement des animaux à la réalisation de la tâche de prise alimentaire et à la manipulation pour le test de la motricité, le stress des animaux sera réduit, car ceux-ci participeront d’eux même à leur mise en chaise et seront habitués aux sorties quotidiennes. La restriction hydrique augmentera leur motivation pour réaliser la tâche. Notre projet va permettre de recueillir des informations inédites concernant la procédure de l’HDT15°, un traitement non pharmacologique de première intention pour améliorer la reperfusion cérébrale et limiter les processus lésionnels, tout en favorisant la récupération fonctionnelle de nombreux patients atteints d’AVC. Nous pourrons ainsi avoir une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeux dans les phases précoces post-AVC, grâce aux nouveaux outils IRM pour mesurer la consommation d’oxygène cérébrale. En déterminant cette mesure de la CMRO2 au sein des structures cérébrales corticales et sous-corticales participant à la compensation fonctionnelle cela ouvrira certainement une meilleure prise en charge et un meilleur suivi thérapeutique des patients atteints d’AVC, avec une approche de plus en plus personnalisée. En combinant l’imagerie TEP avec l’IRM de diffusion à haute définition, nous allons avoir l’opportunité de caractériser les marqueurs d’inflammation sous-jacent aux processus lésionnels et de compensation et ainsi de mieux comprendre comment les zones cérébrales non-lésées peuvent compenser pour pallier la perte de fonction d’une région cérébrale ayant subi une lésion ischémique. L’IRM étant largement plus répandue et accessible en urgence que l’imagerie TEP, les marqueurs IRM pourront avoir un impact clinique très important. Afin d'être largement disponible pour une utilisation clinique dans les maladies cérébro-vasculaires, le pipeline de biomarqueurs IRM est implémenté dans une plateforme commerciale et sera optimisé pour une utilisation à la phase aiguë.
Procédures
Une légère anesthésie sera réalisée pour poser le collier des animaux (1 heure). L’apprentissage et la réalisation de la tâche alimentaire se fera sous un contrôle hydrique (4 mois et 15 jours). En fonction des performances de l'animal et de son apport hydrique venant des aliments obtenus dans la tâche, la quantité d'eau dans la bouteille sera ajusté pour donner un apport hydrique constant. Un apport nutritionnel complémentaire, composée de croquettes primates et légumes, sera dispensée dans la cage après chaque séance et sera pris en compte dans l’apport hydrique quotidien. Les jours de repos (week-end), les animaux auront un accès libre jusqu’au dimanche, où l’apport hydrique de référence pour chaque animal sera repris. Des imageries seront réalisées pour évaluer les lésions cérébrales et évaluer la valeur prédictive du CMRO2 ou de l’intensité du phénomène d’inflammation mesuré par IRM de diffusion ou l’imagerie (1/2 journée par imagerie). Des prélèvements de sang seront effectués sur tous les animaux, lors des étapes d’imagerie sous anesthésie. Ces prélèvements de sang seront plus nombreux lors de l’étape d’occlusion-reperfusion. Finalement un dernier prélèvement sanguin ainsi qu’un prélèvement de liquide céphalo rachidien (LCR) sera effectué avant l'euthanasie scientifique de l’animal. A la fin du protocole, les animaux seront euthanasiés par injection intraveineuse létale d’un agent euthanasiant vétérinaire suite à une sédation à la kétamine, après prélèvement du LCR sur animal anesthésié.
Impact sur les animaux
La partie habituation/entraînement du projet peut induire un léger stress à l’animal au tout début de cette étape mais ne constitue pas une source potentielle de nuisances importantes. La partie du projet impliquant une intervention d’occlusion/reperfusion constitue une source potentielle de nuisances importantes. En effet l’occlusion de l’artère cérébrale moyenne, va provoquer des lésions cérébrales dans une zone localisée du cerveau. Ces lésions impliquent une perte des capacités motrices et cognitives de l’animal en post-opératoire, qui implique un isolement et un confinement de l’animal durant quelques jours, jusqu’à la récupération quasi-totale de sa motricité. Une étude précédente utilisant ce même modèle d’AVC chez le macaque a montré que la phase aigüe de l’AVC est la plus critique en termes d’effets indésirables sur les animaux (18% de risque de mortalité estimé). Une surveillance accrue des animaux sera donc réalisée lors de cette phase. Cette approche peut aussi induire des micro-accidents vasculaires par augmentation de la pression sanguine et de la rupture des vaisseaux cérébraux. C’est pour mesurer les risques de produire des effets indésirables découlant de ces potentiels accidents vasculaires induit par l’approche thérapeutique testée qu’il est essentiel de valider cette approche thérapeutique de reperfusion. Les parties de l’étude intégrant la phase d’entraînement et les examens d’imagerie sont considérées légères et modérés tandis que l’intervention d’occlusion/reperfusion qui présente des risques de déficits lésionnels étant classée en procédure plutôt sévère, nous estimons que la sévérité totale du projet demeure sévère pour tous les animaux.
Devenir
A l’issu de la procédure, 45 jours après l’intervention, les animaux seront euthanasiés. Cette sortie de la procédure par une euthanasie sur tous les animaux est principalement justifiée par le fait qu’elle nous sera indispensable, pour valider les mécanismes au niveau cellulaire, des outils d’imagerie développés dans ce projet. Seulement des approches histologiques au niveau cellulaire, sur du tissu cérébral post-mortem, peuvent nous permettre de valider ces outils IRM de la CMRO2 ainsi que des processus inflammatoires.
Remplacement
L’utilisation d’animaux vivants est nécessaire pour valider l’efficacité et l’innocuité d’un nouveau traitement de l’AVC ischémique. En effet, les alternatives non animales (in silico, in vitro ou ex vivo) ne permettent pas d’étudier la sécurité de l'angulation de la tête et du corps à 15° lors de l'occlusion, les interactions entre les déficits moteurs observés et les marqueurs cérébraux associés à l’intensité des déficits ou de la vitesse de récupération. Avant de tester cette procédure chez l’Homme, il est donc nécessaire de l’évaluer avec un modèle animal pertinent. Il est donc judicieux d’utiliser un modèle animal qui mime les mécanismes neurobiologiques et comportementaux observables chez l’Homme dans le cadre de l’AVC ischémique. L’utilisation du modèle primate non-humain apparait donc essentiel pour la réalisation de cette étude préclinique, combinant des approches d’imagerie TEP/IRM avec des analyses comportementales. Ce modèle d’étude préclinique est le plus proche de l’humain. Ainsi, les informations obtenues sur le PNH seront plus facilement transposables et applicable à l’humain qui subit une perte de fonction similaire découlant d’un AVC. Enfin, le macaque cynomolgus est l’espèce primate la plus souvent utilisée en recherche biomédicale.
Réduction
Le nombre d’animaux minimum permettant d’atteindre une significativité et reproductibilité des observations mesurées grâce à un calcul de puissance est de 8 animaux. Au total, nous prévoyons 12 animaux dans le protocole. Ce nombre a été choisi sur la base du nombre minimum standard d’animaux pour réaliser des corrélations (n=8) chez le primate non-humain, et sur la possibilité d’avoir à remplacer des animaux en cours de protocole (n=2 à 4). En effet, en nous basant sur la précédente étude ayant utilisée ce modèle PNH d’AVC par occlusion de l’artère cérébrale moyenne, nous estimons à 18% le taux possible de mortalité suite à la procédure d’AVC. Si le nombre d’animaux atteignant un point limite s’avérait inférieur à notre prévision, dû probablement à l’effet bénéfique de l'angulation de la tête et du corps de 15° sur la reperfusion cérébrale, nous limiterons le nombre total d’animaux au nombre nous donnant une puissance statistique suffisante. Si nous réussissons à mener nos 8 premiers animaux à pouvoir faire toutes les étapes du protocole et que nous obtenons une puissance statistique suffisante, nous nous gardons la possibilité de réduire le nombre prévu de 12 à 8 animaux.
Raffinement
Notre méthodologie expérimentale a été planifiée afin de minimiser l’impact de notre étude sur la santé et le bien-être des animaux. Par exemple, l’imagerie constitue une approche non-invasive qui va nous permettre d’étudier l’ischémie-reperfusion cérébrale dans le cerveau entier des animaux sans engendrer d’effets délétères, chaque sujet étant son propre contrôle. De plus, le fait que nos deux principales mesures d’imageries, l’IRM de la CMRO2 et la TEP, seront réalisées simultanément grâce à la caméra hybride, nous pourrons limiter le nombre d’examens par animaux dans cette étude. Dès leur arrivée et tout au long de l’étude, en dehors des sessions comportementales qui seront réduites le plus possible, les animaux seront hébergés en groupes sociaux (4 ou 2), lorsque possible. Pour maximiser les effets bénéfiques de l’environnement, même durant les périodes post-AVC, les animaux seront toujours maintenus en hébergement par paire, pour limiter les effets délétères de l’isolement. Les animaux disposeront d’une quantité d’eau de boisson contrôlée et d’une quantité quotidienne d’aliment adaptée à leur poids.
Choix des espèces
L’organisation du système nerveux central est très différente selon les espèces, aussi bien au niveau macroscopique (taille des différentes structures) qu’au niveau moléculaire. Ce projet sera donc réalisé chez le macaque cynomolgus, du fait de sa proximité phylogénétique avec l’Homme et en particulier en raison des similitudes du cerveau et des comportements entre ces deux espèces. Les animaux utilisés seront adolescents car ce sont des animaux qui n’ont jamais été utilisés dans d’autres études.
L’administration intraveineuse de siARN ciblant PMP22 est-elle bien tolérée chez le primate non humain afin de développer un traitement pour la pathologie de Charcot Marie Tooth type 1 ?
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
2 macaques à longue queue vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Sous anesthésie générale répétée, ils reçoivent quatre administrations intraveineuses d'un ARN interférent et subissent cinq prélèvements de sang, cinq ponctions de liquide céphalorachidien et cinq électromyogrammes, pour évaluer la tolérance d'un candidat-médicament contre la maladie de Charcot-Marie-Tooth. Le porteur indique que les ponctions peuvent provoquer maux de tête, vomissements et signes neurologiques, et que les deux animaux sont euthanasiés pour analyses histologiques et de biodistribution. Il présente le recours au primate comme une exigence réglementaire de l'ANSM, une seconde espèce non rongeur étant "requise" après les études menées chez la souris.
Objectifs
Les maladies de Charcot-Marie-Tooth (CMT) sont un groupe de maladie des nerfs périphériques héréditaires consécutives à des mutations dans un large panel de gènes et conduisant à une atteinte majeures de la myéline (gaine isolante) des nerfs périphériques . Il n’existe actuellement pas de traitement pour ces pathologies. L’objectif ici est d’évaluer la faisabilité, l’efficacité et la tolérance d’une administration intraveineuse de petits ARN interférent siARN (cible confidentiel) pathologiques à doses croissantes chez le Primate non humain (PNH), qui en se liant à l’ARN chez l’hôte empêchent la production de la protéine et ainsi empêche la maladie. Le bien-être animal sera surveillé tout au long du projet avec mise en place de critères précis d’interruption.
Bénéfices attendus
Le bénéfice du projet est d'obtenir toutes les données préclinique permettant ensuite de proposer un essai clinique chez l’Homme pour un nouveau traitement très peu invasif par de petites molécules d'ARN interférents administrée en intraveineux. Pour rappel, il n'existe à l’heure actuelle aucun traitement
Procédures
Dans ce projet, tous les gestes techniques sont réalisés sous anesthésie générale et analgésie , et une même anesthésie générale permet la réalisation de plusieurs gestes (prise de sang + prélèvements de Liquide céphalo rachidien (LCR) et Electromyogramme (EMG) selon les temps d’intérêt de l'étude). - 4 administration intraveineuse (durée 10min) - 5 prélevements de sang et 5 prélèvements de LCR durée 30min - 5 EMG durée 10min
Impact sur les animaux
Les animaux sont soumis à plusieurs prélèvements de sang et de Liquide céphalo rachidien (LCR) avec un risque de fuite de LCR (maux de tête, vomissements, signes neurologiques) et la formations possibles d’hématomes. Mais aussi plusieurs Electromyogramme (EMG) avec un risque de douleurs musculaires passagères et enfin un risque anesthésique (hypothermie, sécheresse oculaire, anomalies cardio-respiratoire.
Devenir
A la fin du projet, l'ensemble des animaux sera euthanasié pour permettre les études histologiques et de biodistribution afin d’évaluer l’efficacité thérapeutique et la tolérance de l’approche.
Remplacement
Toutes les études sur des cellules en dehors dès organismes vivants (in vitro) possibles pour valider la cible thérapeutique ont été effectuées en amont de ce projet afin de valider l’utilisation de siARN comme cible thérapeutique dans la maladie de Charcot Marie Tooth. De plus la stratégie thérapeutique a été démontrée dans 2 modèles rongeurs de la pathologie. L’objectif de ce projet ne permet pas d’envisager de méthode évitant ou remplaçant l'utilisation des animaux. En effet, le développement de cette approche thérapeutique chez l’Homme nécessite une étude d’efficacité, de toxicité, etc sur un modèle non rongeur, le plus pertinent pour reproduire le modèle est le primate car le siARN cible la protéine humaine qui est quasi identique à celle du primate. Ces étapes sont réglementaires et requises par l’ANSM pour toute demande d’autorisation pour la réalisation d’étude clinique (chez l’homme).
Réduction
Il y a 2 animaux sur ce projet, correspondant au minimum requis pour une étude statistique permettant de repondre à l'objectif du projet qui est la validation de l’efficacité de l’approche et à l’évaluation de la toxicité. L'étude statistique concernera principalement l’étude histologique et sera réalisée par un anatomopathologiste certifié.
Raffinement
Les animaux sont hébergés en groupe. Un programme d’enrichissement est mis en place pour complexifier l’environnement et permettre l’expression de comportement propres à l’espèces (ex : fourragement). Les animaux auront un suivi quotidien par les techniciens du projet, un suivi de poids à chaque anesthésie, l'utilisation d’un analgésique pour les ponctions lombaires et les injections virales, pour éviter tout inconfort. Une observation journalière sera faite tout au long du projet. A la moindre anomalie détectée, un avis vétérinaire sera demandé et un traitement mis en place si nécessaire. Si un animal ne présente pas d'amélioration suite à une prise en charge vétérinaire, il sera euthanasié (avec avis vétérinaire). Les procédures utilisées sont adaptées pour éviter tout inconfort de l'animal, elles sont réalisées par du personnel formé et expérimenté́. Enfin, le nombre d'anesthésies est minimisé en regroupant les procédures (prise de sang (volume adapté à la taille des animaux et conforme aux recommandations en termes de Bien-être animal), ponction lombaire) au sein de la même anesthésie générale
Choix des espèces
Dans les maladies que nous ciblons, il existe un modèle souris de la maladie, utilisé dans une première étape, déjà réalisée et ayant permis de confirmer la preuve de concept de la thérapie testée. Cependant pour une étude de toxicologie règlementaire, une deuxième espèce animale de grande taille est requise. Les organes du singe en particulier le cerveau, se rapprochent de ceux de l’Humain en terme de structure anatomique et connectivité fonctionnelle mais aussi le système nerveux périphérique. L’administration d’une telle thérapeutique dans un individu proche de l’humain permet de définir au mieux les paramètres (dose, diffusion) et d’étudier l’efficacité et la tolérance de l’approche. Les animaux utilisés sont des macaques adultes (2-6 ans) (2 à 10 Kg) ayant un système nerveux complètement développé et myélinisé.
Etude de dose chez le macaque cynomolgus d’un vecteur de thérapie génique lentiviral codant pour le facteur IX humain
- Recherche appliquée
- Troubles endocriniens
11 macaques à longue queue vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent l'injection d'un vecteur de thérapie génique censé faire produire au foie un facteur de coagulation, puis dix-huit prélèvements sanguins sous anesthésie sur six mois et une ponction de moelle osseuse juste avant la mise à mort. Le porteur décrit une étude de dose préalable à un développement clinique encore "potentiel", et justifie le recours au primate par une reconnaissance du vecteur limitée aux cellules humaines ou de primates. La mise à mort est présentée comme "nécessaire" pour prélever les tissus.
Objectifs
L’hémophilie B est une maladie génétique dont l’origine est un déficit en facteur IX, un facteur de coagulation. Elle se traduit par un déficit de la coagulation sanguine. Les patients hémophiles B non traités présentent des symptômes tels que des saignements excessifs lors de blessure et parfois même des hémorragies spontanées pouvant être fatales si non traitées. L'activité biologique du facteur IX s'évalue en pourcentage de la normale. L'individu normal étant considéré comme ayant 100% d'activité. Si l'activité est indétectable (inférieur à 1%), il s'agit d'une hémophilie sévère, si l'activité est comprise entre 1 et 5%, l'hémophilie est dite modérée; au-delà et jusqu'à 30% l'hémophilie est mineure. L’intervention au niveau de l’activité biologique de ces facteurs peut avoir un bénéfice substantiel pour les patients avec hémophilie sévère. Le traitement que nous souhaitons évaluer dans ce projet est basé sur l’utilisation d'un vecteur de thérapie génique (vecteur lentiviral) qui, suite à une injection systémique, est capable de cibler les cellules du foie et permettre la sécrétion de facteur IX humain dans le flux sanguin. Le vecteur lentiviral qui sera testé dans cette étude a été conçu pour être peu reconnu par le système immuntaire de l'organisme qui le reçoit, ce qui améliore la délivrance du gène thérapeutique dans les cellules du foie et réduit les réponses inflammatoires aiguës. L'objectif de la présente étude est de réaliser une étude de dose avec de vecteur lentiviral chez des primates non humains (cynomolgus macaca) après administration intraveineuse.
Bénéfices attendus
L’hémophilie B, qui touche environ 1 homme sur 30000, entraîne un déficit de la coagulation sanguine en réponse à une hémorragie. Les patients non traités présentent des hémorragies prolongées ou spontanées pouvant être fatales. Le traitement actuel de l’hémophilie B est substitutif. Il repose sur l’administration intraveineuse plusieurs fois par semaine de concentrés de facteur IX, issus du plasma ou produits par biotechnologie. Ce traitement préventif est contraignant, coûteux, ne permet qu’une correction transitoire et partielle du déficit et est associé au risque de développement d'une réponse immunitaire, qui inhibe par la suite l'efficacité du traitement. Les résultats préliminaires des études d'efficacité de thérapie génique sont très prometteurs, mais demandent encore à être optimisés pour réduire leur coût mais également l'immunogénicité des vecteurs viraux utilisés. L'objectif de la présente étude est de réaliser une étude de dose, chez le primate non humain, d'un nouveau type de vecteur de thérapie génique (vecteur lentiviral) développé pour traiter l'hémophilie B. Les résultats fourniront des données importantes sur la dose minimale efficace de ce produit chez les primates non humains, avant les études de toxicologie réglementaire ultérieures et son développement clinique potentiel.
Procédures
Chaque animal de cette étude sera soumis aux interventions suivantes: - Dans les 2 mois avant injection: 3 à 4 prélèvements sanguins, sous anesthésie (maximum 15 à 30min) - La veille de l’injection : un traitement immunosuppresseur appliqué par voie intraveineuse, sous anesthésie (maximum 30min) - Le jour de l’injection (J0) : un traitement immunosuppresseur appliqué par voie IV + une injection du vecteur thérapeutique, par voie intraveineuse, le tout sous anesthésie (maximum 3h) - Le jour de l’injection (+3h) : Un prélèvement sanguin, sous anesthésie (maximum 15min) ou sur animal vigile - Entre 1 jour et 6 mois post-injection : un total de 18 prélèvements sanguins, sous anesthésie (maximum 15 à 30min) - A 6 mois post-injection (J180): un prélèvement de moelle osseuse + un prélèvement sanguin, le tout sous anesthésie (maximum 45min), avant euthanasie par injection intraveineuse d’une dose léthale de pentobarbital.
Impact sur les animaux
La majorité des gestes réalisés sur ces animaux seront non ou peu invasifs (injection du vecteur thérapeutiques par voie IV et prélèvements sanguins par ponction veineuse). Ils seront réalisés sur animaux anesthésiés. Le seul acte douloureux par lui-même sera la ponction de moelle osseuse (dans l’os d’une hanche) qui sera réalisé juste avant la mise à mort des animaux. Cet acte sera également réalisé sous anesthésie, et une injection de morphine sera réalisée avant l’acte afin de garantir une analgésie. D'autre part, l’injection systémique d’un vecteur lentiviral peut induire, au moment de son injection, une réaction inflammatoire et allergique transitoire. Cette réaction, asymptomatique chez les animaux, est limitée grâce à l’administration d’un traitement immunosuppresseur à base d’un corticostéroïde et d’un antihistaminique. Enfin, il n’est pas attendu que l’expression de la protéine facteur IX (exprimée par le vecteur lentiviral) pendant une durée de 6 mois soit associée à des phénomènes toxiques ou délétères provoquant des symptômes sévères chez l’animal. Malgré tout, un suivi rapproché des paramètres cliniques (observations quotidiennes et examens cliniques) et des paramètres sanguins (hématologie et chimie clinique) des animaux sera mis en place afin de pouvoir détecter toute anomalie.
Devenir
Les 11 animaux concernés par cette procédure seront suivis pendant 6 mois après l'injection du vecteur lentiviral puis euthanasiés pour prélèvements de tissus post mortem. L'euthanasie de tous les animaux est nécessaire pour obtenir les prélèvements de tissus sur lesquels s'appuieront les analyses moléculaires, biochimiques et histologiques réalisées. Ces analyses ne peuvent se faire du vivant de l'animal.
Remplacement
Il n’existe pas aujourd’hui de méthode alternative pour tester l’effet d’un traitement de thérapie génique in vivo. Nous savons que l’efficacité du transfert de gène dans une lignée cellulaire in vitro n’est pas comparable à ce qui peut se passer in vivo dans un organisme entier et sur le long terme (plusieurs semaines après injection). L’animal est le seul organisme vivant permettant d’étudier (i) l’impact d’un transfert de gène dans différents types cellulaires (différents tissus: foie, coeur, muscles squelettiques et autres tissus majeurs), et (ii) la réponse immunitaire contre un vecteur de thérapie génique. Ce projet ne peut donc être réalisé in vitro. D'autre part, la tolérance immunologique de ce vecteur (et donc son efficacité) passe par la reconnaissance d'un facteur spécifique présent à la surface de ce vecteur, et ne pouvant être reconnue que par des cellules humaines ou de primates non humains. Pour que cette étude de dose soit pertinente, il donc est important qu'elle soit réalisée dans un modèle animal pouvant reconnaître cette protéine, d'où le choix du primate non humain.
Réduction
La détermination du nombre d’animaux a été réalisée sur la base de l'expérience d'études similaires en thérapie génique. La constitution de groupes de 3 animaux permettra d’obtenir des résultats cohérents et reproductibles. Cela semble être un nombre minimal qui permette d’assurer la robustesse des résultats sans être excessif. Ce nombre d’animaux permettra une analyse statistique.
Raffinement
Toutes les interventions sur animaux se feront sous anesthésie générale et locale renforcée si nécessaire par des compléments analgésiques et anti-inflammatoires appropriés, pour réduire la contrainte imposée aux animaux. L'état de santé des animaux est surveillé tout au long des expériences afin d’éviter l'apparition éventuelle d'une souffrance. Les conditions d'hébergement sont conformes à la réglementation et les animaux disposent de nourriture et d'eau ad libitum. Pour leur bien-être, les animaux sont hébergés à plusieurs par cage (dans la limite réglementaire) dans un milieu enrichi comprenant des enrichissements alimentaires, physiques, sonores et visuels variés et l’enrichissement serait renforcé si un animal se retrouvait en hébergement seul. L'application de critères d'arrêts nous permettra d'intervenir immédiatement dès le moindre signe de souffrance en utilisant des traitements antalgiques appropriés ou de décider d'une euthanasie anticipée.
Choix des espèces
La tolérance immunitaire (et donc son efficacité) du vecteur lentiviral de thérapie génique testé dans cette étude passe par la reconnaissance d'un facteur spécifique présent à la surface de ce vecteur, et ne pouvant être reconnue que par des cellules humaines ou de primates non humains. Pour cette raison, les primates non humains sont les espèces les plus pertinentes pour réaliser une étude de dose du vecteur lentiviral testé dans cette étude. Les résultats seront plus prédictifs de ce qui pourra se passer chez l'Homme, au contraire des résultats qui pourraient être obtenus en réalisant cette étude dans une autre espèce. Le traitement évalué dans ce projet s'adressait, dans le futur essai clinique, à des patients hémophiles adultes. Les animaux inclus seront inclus à l'âge d'environ 3 ans. Il s'agira de jeunes adultes, matures sur le plan métabolique.