Rongeurs

895 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue pour que leur cerveau soit prélevé, 386 dans des procédures d'un niveau de souffrance sévère et 509 d'un niveau modéré. À partir du sevrage, à vingt et un jours, ils apprennent pendant six semaines à nager en apnée, puis subissent une ou deux chirurgies cérébrales ou spinales d'une heure et demie à deux heures et demie, la dernière sans réveil. Des diodes implantées dans le crâne servent à déclencher ou bloquer des apnées, pour identifier les neurones du contrôle volontaire de la respiration. Le porteur décrit l'entraînement à la nage comme un exercice ludique adapté au comportement naturel du rat, et qualifie d'"indispensables" les avancées que garantirait le caractère novateur de l'étude.

Objectifs

La respiration permet le renouvellement indispensable de l’oxygène dans l’organisme et l’élimination du dioxyde de carbone. L’activité respiratoire automatique est générée par des réseaux neuronaux du tronc cérébral dont la localisation ainsi que les mécanismes de fonctionnement sont à présent bien connus. En revanche, les réseaux situés dans les régions supérieures du cerveau qui permettent de contrôler volontairement la respiration ou de l’adapter à nos comportements ou émotions restent largement méconnus. Notre projet vise à identifier chez le rat les neurones impliqués dans la commande volontaire de la respiration, en particulier ceux responsables de l’apnée volontaire. Le premier objectif aura pour but de localiser les neurones des régions cérébrales supérieures qui envoient directement des connexions vers les neurones contrôlant les muscles respiratoires. Pour cela nous utiliserons des traceurs injectés dans la moelle épinière ou le tronc cérébral. Le second objectif consistera à stimuler ou bloquer sélectivement ces neurones identifiés dans les expériences précédentes pour comprendre leur rôle dans la respiration. Les réponses respiratoires et cardiaques seront analysées chez l’animal anesthésié ou éveillé tandis que les neurones seront activés ou désactivés. D'autres expériences viseront à identifier les neurones activés lors de la nage en apnée, grâce à un marqueur d’activité cellulaire. Pour cela, les rats suivront un entraînement progressif et non contraignant à la nage, puis à l’apprentissage de l’apnée volontaire, sous forme d’un exercice ludique et adapté à leur comportement naturel. Ensuite, il s'agira de moduler l’activité des neurones activés lors de la nage en apnée. Nous devrions ainsi pouvoir déclencher des épisodes d’apnée suite à l’activation sélective de certains neurones, ou inversement, bloquer l’apnée suite à l’inhibition de ces mêmes neurones. L'originalité et la force des expériences proposées résident ainsi dans leur capacité à caractériser, de manière inédite, le réseau neuronal impliqué dans le contrôle volontaire de la respiration, tant dans son organisation structurelle que dans ses mécanismes fonctionnels.

Bénéfices attendus

Le projet de recherche proposé vise à améliorer nos connaissances sur le contrôle nerveux de la respiration. Il a précisément pour but d’identifier les neurones impliqués dans la commande volontaire de la respiration. De plus, les explorations fonctionnelles réalisées dans ce projet permettront pour la première fois d’établir une relation de cause à effet entre l’activité des neurones identifiés et les paramètres respiratoires et cardiovasculaires. La tâche comportementale sélectionnée, l’apnée associée à la nage en immersion, est particulièrement intéressante. En effet, une baisse du rythme cardiaque (ou bradycardie) est observée lors de l’apnée chez presque toutes les espèces animales étudiées ainsi que chez l’homme. Ainsi, les découvertes effectuées dans le cadre de ce projet pourraient permettre d'identifier des cibles thérapeutiques potentielles et de lutter plus efficacement contre le stress chronique, l’anxiété ou l’hypertension artérielle. Nous espérons que les données obtenues dans cette étude permettront également de proposer de nouveaux concepts sur lesquels fonder des études in silico.

Procédures

Ce projet expérimental sera mené exclusivement sur des rats. Les animaux seront répartis en plusieurs groupes selon les procédures prévues. Groupe 1 : Apprentissage de la tâche comportementale d’apnée pendant 6 semaines, suivie d’une chirurgie terminale sans réveil d’une durée moyenne de 20 minutes chez l’animal anesthésié. Groupe 2 : Première intervention chirurgicale sous anesthésie d’une durée variant entre 1h30 et 2h30, suivie d’un réveil. Après un délai de 3 à 6 semaines nécessaire à l’apprentissage de la tâche comportementale d’apnée, seconde chirurgie sans réveil, sous anesthésie, de même durée (1h30 à 2h30). Ces interventions pourront inclure des manipulations préparatoires, la mesure des paramètres cardiorespiratoires et des procédures terminales.

Impact sur les animaux

Les nuisances et les effets indésirables attendus sur les animaux sont inhérents à la mise en œuvre de plusieurs protocoles décrits dans le présent projet. L’anesthésie, en soi, génère un stress. Les procédures chirurgicales invasives, dont les chirurgies cérébrales et spinales, sont susceptibles d’occasionner des douleurs locales, des démangeaisons et des irritations cutanées lors de la cicatrisation. La pose d’implants sous-cutanés ou cérébraux peut également occasionner une gêne mécanique. Les expériences d’optogénétique prévues dans ce projet nécessitent une illumination transcrânienne ou intracrânienne via des diodes électroluminescentes. Cette illumination sera effectuée avec une faible puissance sans effet thermique et n’entrainera donc aucune conséquence néfaste pour l’animal. Une réduction transitoire, plus ou moins marquée de l'activité locomotrice est observée pendant 12 à 24h environ suivant la chirurgie, et pendant cette période d’isolement post-opératoire, un stress peut être lié à la diminution des interactions sociales. La cicatrisation complète des plans cutanés suturés est observée dans les 5 à 7 jours qui suivent la chirurgie. L’apprentissage progressif de la tâche comportementale de nage, en particulier lors des premières interactions avec le milieu aquatique et la découverte du nouvel environnement, peut être une source de stress temporaire pour les animaux et de fatigue musculaire transitoire. Une légère hypothermie, induisant un inconfort thermique, peut être attendue à la sortie de l’eau. Enfin, l’activation des neurones potentiellement impliqués dans la génération de l’apnée volontaire chez un animal respirant à l’air libre pourrait provoquer une brève apnée sèche, limitée à quelques cycles respiratoires (quelques secondes), tandis que leur inactivation pourrait entraîner un refus de se lancer dans la phase de nage en apnée lors de la tâche comportementale.

Devenir

Tous les animaux sont mis à mort à l'issue de chaque procédure. En effet, le cerveau doit être prélevé pour localiser précisément les neurones d'intérêt et/ou circonscrire les régions cérébrales ciblées.

Remplacement

Ce projet a pour but d'identifier les neurones impliqués dans la commande volontaire de la respiration. Pour l’instant, les connaissances incomplètes sur le sujet ne permettent pas d’envisager d’approches autres que l’expérimentation animale pour répondre à ces questions (comme une étude in silico par exemple). En effet, il s'agit de mécanismes physiologiques fondamentaux pour lesquels il n'existe que très peu ou pas de résultats antérieurs. Cette absence de connaissances a priori sur ces mécanismes explique donc l'incapacité actuelle à modéliser le fonctionnement des réseaux respiratoires centraux. Nous espérons que les données obtenues dans cette étude permettront de proposer de nouveaux concepts sur lesquels fonder des études in silico.

Réduction

Le présent projet repose sur l’utilisation de techniques modernes, encore jamais employées pour identifier les neurones impliqués dans la commande volontaire de la respiration. L'aspect novateur de l'étude garantit des avancées majeures et indispensables sur la physiopathologie de ces systèmes. Les combinaisons de technique d’enregistrement des activités cardiorespiratoires et de manipulation des neurones par optogénétique permettront de fournir des résultats fonctionnels précis, et ainsi, répondre à de nombreuses questions grâce à la mise en œuvre des protocoles expérimentaux envisagés. Cela sert le double objectif d’optimisation des aspects scientifiques et éthiques. De plus, une analyse de puissance statistique sera réalisée systématiquement avant chaque expérimentation afin de déterminer le nombre d’animaux nécessaires pour répondre à la question expérimentale. Une fois les expérimentations réalisées, des tests statistiques appropriés permettront de valider ou non la question initiale posée. Les différentes stratégies expérimentales proposées ici nous permettront de réduire le nombre d’animaux utilisés pour servir les objectifs scientifiques de cette étude en utilisant les outils et les approches techniques les plus appropriés à chaque partie de l’étude. En particulier l'usage de souches transgéniques chez le rat, combiné aux approches opto- ou pharmacogénétiques, permet de cibler beaucoup plus spécifiquement les neurones d'intérêt par rapport aux autres techniques existantes, ce qui contribue à la réduction du nombre d'animaux utilisés.

Raffinement

Les animaux seront hébergés dans une animalerie conventionnelle où la température est contrôlée et les cages munies d'un environnement enrichi. Le nombre optimal d’animaux par cage sera respecté et les animaux auront accès à l’eau et la nourriture ad libitum. Les animaux seront anesthésiés pour toutes les procédures chirurgicales. Cette anesthésie, sous forme gazeuse, suit les protocoles standards concernant les pourcentages de gaz dans l’air lors des phases d’induction et de maintien. Une analgésie locale et systémique permettra de couvrir la douleur induite par ces interventions. La température corporelle sera maintenue par un monitorage rectal associé à un tapis chauffant. Un onguent ophtalmique permettra de protéger les yeux des animaux pendant l’intervention. Un suivi post-opératoire rigoureux d’une durée minimale de 7 jours sera effectué, une fiche individuelle de suivi sera remplie et les points limites seront respectés. Lorsque différents dispositifs seront implantés pour effectuer des mesures physiologiques chroniques (2 à 3 semaines), le suivi individuel des animaux sera réalisé pendant toute la durée des expériences en respectant les points limites. Les implants thoraciques et crâniens utilisés sont miniaturisés et dépourvus de batterie interne et sont donc plus légers que les dispositifs télémétriques classiques. Cette conception réduit la charge supportée par l’animal et limite la gêne potentielle lors des déplacements ou de la nage. Dans le cadre de la tâche comportementale, l’apprentissage débutera chez de jeunes animaux afin de limiter le stress. L’entraînement se fera progressivement, avec d'abord une simple mise en contact avec l’eau, puis une nage en surface sur des distances progressivement allongées, puis un apprentissage de l’apnée sur des distances croissantes. L’eau du bassin sera thermostatée à 32 °C (zone de thermoneutralité du rat) afin d’éviter tout inconfort thermique. Après chaque session, les animaux seront séchés et frictionnés dans une serviette douce pour limiter l’inconfort lié à l’humidité. Cette manipulation constitue également une interaction sociale positive pouvant être assimilée à une récompense. Une récompense alimentaire appétente sera proposée à chaque réussite afin de renforcer la motivation et de compenser la dépense énergétique associée à l’effort.

Choix des espèces

Le rat sera la seule espèce d’animaux utilisée. L’intérêt général de ce modèle repose essentiellement dans la proximité physiopathologique avec l’Homme (transférabilité des résultats), la reproduction rapide des animaux, et les conditions requises pour leur stabulation qui sont relativement peu contraignantes. Le rat est aussi plus robuste physiologiquement que la souris et permet de recueillir davantage de paramètres physiologiques, ce qui contribue à réduire le nombre d’animaux utilisés (car moins de perte expérimentale) dans chacun des protocoles envisagés. Des rats adultes seront utilisés comme reproducteurs. Les expériences seront exclusivement réalisées sur la descendance. Les expériences débuteront chez les animaux sevrés, c’est-à-dire à l’âge de 21 jours (P21). Ces animaux seront identifiés individuellement par implantation d’une puce (1.25 x 7mm) sous-cutanée stérile. Ce début commun à P21 des procédures garantit l’homogénéité des conditions expérimentales entre les différentes parties du projet. Selon les groupes expérimentaux, les animaux seront âgés d’un mois et demi environ pour les plus jeunes jusqu’à trois mois pour les plus âgés lors de l’étape terminale. Ce calendrier expérimental permettra d’atteindre notre objectif qui est d’identifier les neurones impliqués dans le contrôle volontaire de la respiration chez l’adulte, c’est-à-dire lorsque le développement du système nerveux central est achevé.

Pour provoquer puis suivre un anévrisme de l'aorte, 512 souris subissent l'ouverture puis la fermeture de la cage thoracique sous anesthésie, une opération d'environ vingt-cinq minutes. 432 d'entre elles relèvent d'un niveau de souffrance sévère, 80 d'un niveau modéré, et toutes sont tuées pour prélever le cœur. Chacune reçoit ensuite des injections deux fois par semaine pendant six mois au plus et passe jusqu'à treize échographies sous anesthésie gazeuse. Le porteur écrit que la dilatation de l'aorte ne provoque généralement pas de symptômes, tout en indiquant qu'elle peut comprimer les organes voisins et se rompre en hémorragie interne.

Objectifs

L’objectif principal de ce projet est de mieux comprendre comment certaines cellules des vaisseaux sanguins se comportent et interagissent lors du développement d’un anévrisme de l’aorte, une maladie caractérisée par une fragilisation et une dilatation de l’aorte. Plus précisément, ce projet vise à : 1-Mettre en place un modèle expérimental de l’anévrisme de l'aorte thoracique chez la souris à l’aide de techniques chirurgicales de précision guidées par l’imagerie. 2- Identifier les premiers signes biologiques associés à l’apparition et à l’évolution de l’anévrisme. 3-Tester et valider de nouvelles cibles pouvant conduire à de futurs traitements. 4- Développer des « jumeaux numériques » de souris, c’est-à-dire des modèles informatiques combinant les données d’imagerie et les informations biologiques, afin de mieux prédire l’évolution de la maladie.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de mieux comprendre le rôle de certaines cellules dans la fragilisation de l’aorte lors d’un anévrisme. En identifiant les mécanismes moléculaires responsables du durcissement et de l’affaiblissement de la paroi du vaisseau, ces travaux pourront contribuer à mieux évaluer le risque de rupture de l’aorte, une complication grave et potentiellement mortelle. Les connaissances obtenues aideront à orienter le développement de nouveaux traitements visant à réduire la gravité de la maladie et à améliorer la survie des patients. Par ailleurs, l’utilisation de techniques d’imagerie avancées permettra d’identifier de nouveaux indicateurs mesurables de la maladie, ouvrant la voie à un diagnostic plus précoce, un meilleur suivi de l’évolution de l’anévrisme et une évaluation plus précise de l’efficacité des traitements.

Procédures

Les animaux subiront une intervention chirurgicale d’une durée approximative de 25 minutes, réalisée sous anesthésie générale et analgésie adaptées, permettant l’induction d’un anévrisme de l’aorte. Un suivi non invasif par imagerie échographique, d’une durée d’environ 20 minutes, sera réalisé sous anesthésie gazeuse deux fois par mois, pour un maximum de 13 examens par souris. Les animaux recevront des traitements expérimentaux administrés par voie orale dans l’eau de boisson et par injections, à raison de deux injections par semaine pendant une période maximale de six mois. L’état de santé des animaux sera surveillé quotidiennement par du personnel formé. À l’issue des procédures, les animaux seront euthanasiés conformément aux recommandations réglementaires afin de permettre la collecte des organes destinés aux analyses histologiques et moléculaires.

Impact sur les animaux

L’intervention chirurgicale, impliquant l’ouverture puis la fermeture de la cage thoracique, est susceptible d’entraîner une douleur post-opératoire au réveil des animaux, ainsi qu’une perte de poids légère et transitoire et une augmentation temporaire du stress. L’anévrysme de l’aorte thoracique correspond à une dilatation anormale de la principale artère du corps. Cette anomalie ne provoque généralement pas de symptômes. Elle peut toutefois entraîner des douleurs ou une gêne lorsqu’elle compresse les organes voisins. Dans les cas les plus graves, l’anévrysme peut se rompre et provoquer une hémorragie interne. Le suivi par imagerie échographique constitue une approche non invasive et non douloureuse ; le stress associé à cet examen est limité à une courte phase de manipulation par l’expérimentateur, suivie d’une anesthésie, pour une durée totale d’environ 20 minutes par animal. Les injections réalisées chez des animaux vigiles peuvent entraîner une gêne ou une douleur légère et transitoire au niveau du site d’injection.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés à la fin des procédures afin de procéder au prélèvement du coeur pour des analyses histologiques et moléculaire

Remplacement

Le développement de modèles murins de pathologies cardiovasculaires, telles que l’anévrisme de l’aorte, joue un rôle essentiel en recherche préclinique pour la compréhension des fonctions physiologiques intégrées, en particulier lorsque les méthodes substitutives ne permettent pas d’obtenir des informations équivalentes. Le suivi de processus physiologiques tels que le métabolisme, la perfusion tissulaire, la fonction d’organes complexes ou les effets des médicaments sur l’organisme fournit des informations précieuses sur le fonctionnement global des systèmes biologiques, qui ne peuvent être reproduits fidèlement par des modèles cellulaires. Par ailleurs, les données fonctionnelles issues de l’imagerie échographique seront utilisées et partagées afin de développer, à terme, des jumeaux numériques de souris. Ces modèles informatiques, combinant les données d’imagerie et les informations biologiques, permettront de simuler les perturbations du flux sanguin avant, pendant et après traitement, offrant ainsi un outil prédictif avancé pour optimiser les stratégies thérapeutiques et améliorer la compréhension des mécanismes physiopathologiques sous-jacents.

Réduction

La procédure chirurgicale induisant l’anévrisme de l’aorte sera guidée, en amont, par des données échographiques précises, permettant ainsi de réduire la mortalité opératoire et périopératoire, ce qui contribue à diminuer le nombre d’animaux nécessaires. L’imagerie non invasive en temps réel permettra d’évaluer l’apparition des premiers signes de dysfonction aortique, évitant ainsi l’euthanasie prématurée des animaux pour confirmer le succès de la procédure. Chaque animal servira de témoin à lui-même, ce qui optimise le nombre total d’animaux requis grâce à des mesures répétées sur le même individu.

Raffinement

La procédure chirurgicale destinée à induire un anévrisme de l’aorte sera réalisée sous anesthésie générale et analgésie appropriée, et guidée par des données échographiques précises afin de limiter la durée et le caractère invasif de l’intervention. Les animaux feront l’objet d’une surveillance quotidienne assurée par du personnel formé, avec une évaluation rigoureuse de leur bien-être fondée sur des grilles standardisées de points limites. Les mesures d’analgésie seront adaptées en fonction de cette évaluation, en étroite collaboration avec l’équipe de zootechnie.

Choix des espèces

Le modèle d’anévrisme de l’aorte thoracique chez la souris jeune adulte (mâles et femelles) est un modèle de référence largement utilisé dans de nombreuses études précliniques. La souris représente un organisme particulièrement pertinent pour l’étude de cette pathologie en raison de la forte conservation des mécanismes moléculaires, cellulaires et physiopathologiques impliqués dans les maladies vasculaires entre la souris et l’Homme, ainsi que de la disponibilité de nombreux outils génétiques permettant un ciblage cellulaire précis.

Greffées de cellules humaines par injection dans la veine de la queue, ou dans le cœur pour les souriceaux de deux jours, 450 souris immunodéficientes subissent ensuite des prises de sang toutes les deux semaines, des greffes de tumeurs et parfois des traitements anti-lymphocytaires. Quatre cents d'entre elles relèvent d'un niveau de souffrance sévère, cinquante d'un niveau modéré, et toutes sont tuées pour prélever rate et ganglions. L'objectif est de faire fabriquer un anticorps antitumoral par des lymphocytes B humains, dans des souris dépourvues de défenses immunitaires et donc exposées à tout pathogène de leur environnement. Le porteur annonce que peu de nuisances sont à attendre, tout en listant la maladie du greffon contre l'hôte, la fièvre, les vomissements, les diarrhées et les tremblements liés aux traitements.

Objectifs

L'objectif de ce projet est la mise au point d’une stratégie permettant de faire produire aux lymphocytes B un anticorps choisi, ciblant spécifiquement une protéine exprimée par les cellules tumorales. Ce système permettra alors d’induire une réponse immunitaire spécifique contre les tumeurs. Nous allons donc modifier génétiquement les lymphocytes B humains ou leurs précurseurs puis injecter ces cellules à des souris immunodéficientes, souris qui ne pourront pas rejeter les cellules humaines. Nous quantifierons alors la production des anticorps dans les souris et implanteront les tumeurs spécifiques des anticorps induits pour évaluer la capacité antitumorale de nos anticorps.

Bénéfices attendus

L'utilisation des souris immunodéficientes est un excellent modèle pour notre projet. En effet, ces souris ne possèdent plus de lymphocytes et ne peuvent alors plus détruire les cellules étrangères injectées. Elles sont donc capables de recevoir différentes cellules humaines, comme des lymphocytes B qui produiront des anticorps ou même des cellules précurseuses des lymphocytes, qui pourront alors produire des lymphocytes B humains dans les souris. Avec ce projet, nous testerons donc la faisabilité d'une nouvelle stratégie thérapeutique consistant à faire produire par des lymphocytes B des anticorps thérapeutiques. Ce projet pourra ensuite être valorisé (essai clinique de phase I) et potentiellement ouvrir une autre voie dans les traitements d'immunothérapie.

Procédures

La greffe des cellules sera unique et se fera soit par injection intraveineuse dans la veine de la queue chez les souris adultes soit par injection intracardiaque chez les souriceaux nouveau-nés. Des prélèvements sanguins itératifs (toutes les 2 semaines) seront ensuite réalisés sur tous les animaux et dans toutes les procédures afin d'évaluer et de suivre la reconstitution immunologique au cours du temps. Ensuite, des immunisations et des greffes de cellules tumorales pourront être appliquées sur les animaux si la reconstitution immunitaire a été jugé optimale. Des Lipid NanoParticules pourront également être injectés aux souris reconstituées afin d'explorer la possibilité de modifier le génome de nos cellules d'intérêt directement in vivo. Enfin, des traitements anti-lymphocytaire pourront être administrés aux animaux en cas d'apparition de la maladie du greffon contre l'hôte.

Impact sur les animaux

Peu de nuisances ou d'effets indésirables sont à attendre à la suite d'injection intraveineuse de cellules. Pour cela, les souris seront placées dans un tube de contention afin de chauffer leur queue avant l'injection. Un léger inconfort pourra être ressenti à cause de la chaleur et une douleur pourra être ressentie lors de la piqure dans la queue au moment de l'injection. Les autres nuisances attendues viendront de l'injection intracardiaque du nouveau-né. En effet, la mère pourrait ne pas vouloir récupérer son souriceau si celui a été trop manipulé. Des efforts afin de masquer les odeurs liées à la manipulation seront réalisés pour favoriser la réadoption des souriceaux par leur mère. Des effets indésirables pourront également survenir après les greffes de tumeurs, des points limites concernant la taille des tumeurs seront mis en place afin d'éviter trop d'inconfort et de souffrance aux souris. Des nuisances pourraient aussi survenir après l'injection de LNP par voie intraveineuse (perte de poid essentiellement) mais aussi après l'administration de traitements anti-lymphocytaires (fièvre, frissons, vomissements, flush, diarrhées et tremblements).

Devenir

A l'issue de chaque expérimentation, les animaux seront euthanasiés afin de prélever les organes d'intérêts (organes de l'immunité, ganglions, rate notamment). L'exploration de ces organes est indispensable afin d'apporter des conclusions fiables sur la reconstitution du système immunitaire humain dans la souris ainsi que sur le développement de la réponse immunitaire.

Remplacement

Le projet est basé sur le pouvoir de reconstitution des cellules précurseuses du système immunitaire. Ces dernières sont en effet capables de se différencier dans la moelle osseuse de la souris après injection et de fabriquer dans ces souris diverses populations immunitaires humaines, dont les lymphocytes B. Il est actuellement possible de différencier ces précurseurs in vitro mais uniquement vers quelques voies données, et non vers la différenciation en lymphocyte. Aucun modèle in vitro ne permet une différenciation complète vers toutes les lignées du système immunitaire. Seul un environnement complet (moelle osseuse, facteurs de croissance, signaux de survie, organes du système immunitaire…) permettra d’obtenir les conditions idéales pour reconstituer un système immunitaire compétent. C’est pourquoi l’utilisation de souris immunodéficientes reste l’unique modèle utilisable aujourd’hui.

Réduction

Afin de réduire le nombre d’animaux nécessaires, les expérimentations ont été mises en place de manière à utiliser le moins de souris possible tout en extrayant le plus d’informations, notamment en utilisant plusieurs organes (moelle osseuse, rate et sang) pour réaliser les différentes analyses sur un même animal. Avant d’aborder les greffes de cellules, le maximum de validation aura été fait in vitro et optimisé en préalable à toute injection chez l’animal (notamment vérification in vitro des mutations). Lors de chaque expérimentation, des groupes de 5 souris seront formés afin de comparer les différentes conditions utilisées ou de comparer l'effet des mutations réalisées sur les CSH avant l'injection. Si une différence apparaît mais qu'elle n'est pas significative, l'expérimentation sera répétée afin d'obtenir une significativité.

Raffinement

Les animaux sont élevés dans des conditions adaptées à savoir des locaux confinés, des portoirs ventilés, de l'eau et de la nourriture ad libitum, ainsi qu'un maximum de 5 animaux/cage. Également, afin de raffiner les conditions de vie des souris, des soins adaptés sont mis en place afin de permettre une bonne récupération des animaux et un suivi optimal est instauré afin de soulager voire supprimer l'inconfort, mais aussi la détresse ou l'angoisse qu'ils pourraient éprouver. Le raffinement est aussi obtenu par la mise au point de procédures rigoureuses et la formation du personnel. Toutes les procédures ne seront réalisées que par des personnes ayant une excellente maîtrise des gestes. Les animaux seront suivis quotidiennement selon une surveillance de l’état général des animaux par le personnel de l’établissement ou le responsable du projet. De plus, une surveillance hebdomadaire sera réalisée par le responsable du projet selon des critères généraux permettant de quantifier le bien-être des animaux.

Choix des espèces

Les souris immunodéficientes choisies pour ce projet sont complètement dépourvues de lymphocytes, ce qui permet donc d'éviter le rejet des cellules humaines. Elles sont donc parfaitement adaptées à la nature de ce projet de par leur taux élevé de prise de xénogreffes, que ce soit des lymphocytes B humains ou leurs précurseurs. Cependant, l’utilisation d’animaux immunodéprimés exposent au risque de contamination par divers pathogènes car les souris ne sont plus capables de combattre les pathogènes environnementaux. Ce risque sera parfaitement maîtrisé par la mise en place de précautions sanitaires adaptées. Dans un premier temps, l’expérimentation sera commencée chez des animaux de 4 à 6 semaines. En effet, une meilleure prise de greffe des cellules humaines a lieu chez les animaux jeunes, en particulier pour les lymphocytes. Dans un second temps, l’expérimentation sera commencée chez les souriceaux nouveau-nés de 2 jours. En effet, il est maintenant démontré que la prise de greffe des cellules humaines est meilleure quand les cellules sont injectées chez les nouveau-nés, ceci rendant nos expérimentations plus faciles à réaliser et nos résultats plus faciles à analyser (plus de cellules humaines dans la souris donc des effets plus facilement monitorables).

Rendues immunodéprimées par deux injections de cyclophosphamide, 120 souris sont infectées par une Klebsiella pneumoniae multirésistante instillée dans le nez sous anesthésie. Cent d'entre elles subissent des procédures d'un niveau de souffrance modéré, vingt un niveau sévère, et toutes sont tuées pour que la rate et les poumons soient prélevés. Elles peuvent présenter des difficultés respiratoires douze à dix-huit heures après l'inoculation, sans recevoir d'antalgique ni d'anti-inflammatoire, le porteur indiquant que ces produits interféreraient avec l'infection ou resteraient sans effet sur ses symptômes. Aucun médicament n'est évalué à ce stade: l'étude sert à caler un modèle de pneumonie destiné à tester ensuite des composés anti-infectieux.

Objectifs

La résistance des bactéries aux antimicrobiens (AMR) représente actuellement un problème majeur de santé publique, et menace notre capacité à traiter des infections potentiellement mortelles telles que les pneumonies acquises à l’hôpital, dont le taux de mortalité peut atteindre 50 %. Klebsiella pneumoniae est une espèce bactérienne fréquemment retrouvée en milieu hospitalier et le traitement de ces infections requiert souvent l’usage d’antibiotiques de dernière ligne. Toutefois, l’activité de ces antibiotiques est largement compromise par le fait que les bactéries produisent des facteurs (appelés MBL pour certains) et capables de détruire ces antibiotiques, les rendant ainsi inefficaces. Dans ce cadre, des stratégies thérapeutiques innovantes sont attendues. Certains laboratoires s’intéressent au développement de médicaments capables de s’attaquer aux mécanismes de résistance des bactéries et ainsi de restaurer l’activité des antibiotiques disponibles. Aussi, de façon à évaluer ultérieurement l’activité in vivo de ces médicaments, il convient, dans un premier temps, de développer le modèle d’infection optimal permettant de répondre à la question. Pour cela, l’objectif de la présente étude consiste à développer un modèle prédictif d’infection pulmonaire à Klebsiella pneumoniae multi-résistante chez la souris. Ce modèle servira, par la suite, à l’évaluation de l’efficacité de nouveaux composés anti-infectieux en développement.

Bénéfices attendus

Les pneumonies bactériennes dues à des espèces multi-résistantes comme K. pneumoniae constituent un challenge pour les professionnels de santé, en raison de leur capacité à produire des facteurs capables de détruire les antibiotiques. L’étude de ces infections est donc primordiale. Le projet permettra de mettre à disposition un modèle de pneumonie à K. pneumoniae précieux, utile à l’évaluation de l’efficacité de composés anti-infectieux en développement, particulièrement attendus en thérapeutique.

Procédures

- Deux injections d’immunosuppresseur (5 secondes maxi) - Une instillation nasale sous anesthésie (temps d’infection 15 secondes maximum)

Impact sur les animaux

Avant l’infection, les souris seront immunodéprimées selon un protocole bien défini (150 mg/kg de cyclophosphamide à J-4 et 100 mg/kg à J-1). Ce protocole a déjà été utilisé dans plusieurs études et n’a montré aucun effet indésirable sur les animaux (injection de 5 secondes maximum en intrapéritonéal). A J0, l’administration intranasale de la suspension bactérienne sera réalisée par du personnel compétent et expérimenté (temps d’infection 15 secondes maximum, sous anesthésie volatile). La principale nuisance sera liée à l’installation et à la progression de l’infection pulmonaire ; les souris pourront présenter des signes de difficulté respiratoire environ 12-18h après l’inoculation et une altération de l’état général. Elles seront donc surveillées plus fréquemment sur la période 12h-24h. Sur des modèles similaires (utilisant des souches de Klebsiella pneumoniae exprimant d’autres mécanismes de résistance), aucune mortalité précoce et aucune atteinte des points limites n’avait été rapportée. Cela étant, s’agissant ici d’une phase pilote utilisant de nouvelles souches, une surveillance très rapprochée sur les 24h d’infection sera réalisée selon une grille de score précise.

Devenir

A l’issue de la procédure, tous les animaux seront mise à mort ; la rate et les poumons des animaux seront prélevés, de façon à quantifier la charge bactérienne

Remplacement

Actuellement, le recours au modèle murin est justifié par l’absence d’alternatives expérimentales capables de reproduire de manière pertinente la complexité des infections pulmonaires, intégrant la physiologie pulmonaire, l’infection et la diffusion intratissulaire des antibiotiques. Même si d’autres essais in vitro dynamiques sont en cours, le recours à des animaux est une étape obligatoire et règlementaire dans le développement de molécules à visée thérapeutique.

Réduction

Le nombre d’animaux a été strictement limité au minimum nécessaire pour obtenir des résultats statistiquement robustes, tout en respectant la variabilité biologique inhérente à ce genre d’étude. Aussi, des expériences précédentes sur des modèles similaires nous permettent de dire que 5 animaux par groupe (au lieu de 10) et par temps sont suffisants pour cette phase de mise au point de modèle.

Raffinement

Les injections intra-nasales seront réalisées par du personnel compétent et expérimenté et sous anesthésie volatile. Un programme d’enrichissement de l’environnement sera mis en place pour prévenir les comportements anormaux et problèmes de santé lié au stress de l’animal. Les animaux seront hébergés à 5 par cage. La principale nuisance sera liée à l’installation et à la progression de l’infection pulmonaire. D’une façon générale pour l’ensemble de l’étude, la prise d’anti-inflammatoires est contre indiquée du fait de l’interaction reconnue avec les modulateurs de l’inflammation, ce qui risquerait même de faire flamber l’infection. L’administration d’antalgiques n’aurait par ailleurs aucune action sur les symptômes liés à l’infection. Une surveillance accrue (toutes les 2-4h, selon le score clinique) sera réalisée à compter de 12h post-infection.

Choix des espèces

La souris constitue un modèle de choix pour la mise au point de ces modèles d’infection pulmonaire (largement décrit dans la littérature) ainsi que pour l’évaluation de thérapies antibiotiques ultérieures. Des souris de 8 semaines seront utilisées de façon à avoir un poids corporel d’environ 20-22g (même poids que pour les précédents modèles).