Rongeurs

Identifiés sous anesthésie dans les trois jours précédant la greffe, castrés ou ovariectomisés pour moins d'un dixième d'entre eux, parfois privés de surrénales, 400 souris et 100 rats reçoivent ensuite une injection de cellules tumorales. Suivent les pesées et les mesures de volume tumoral sous contention, puis un regroupement avec de nouveaux congénères le jour de la randomisation. Les procédures relèvent d'un niveau de souffrance modéré et servent à amplifier du matériel tumoral pour greffer par la suite des cohortes plus nombreuses, dans le cadre d'une prestation de services en recherche préclinique. Porteurs de tumeurs, tous sont mis à mort en fin de procédure.

Objectifs

Au niveau mondial, il a été constaté une forte augmentation de l’incidence du cancer du fait du vieillissement de la population et de facteurs environnementaux qui se dégradent. En 2020, quelque 19,3 millions de nouveaux cas de cancers ont été diagnostiqués et 10 millions de décès sont à déplorer des suites de cette maladie, selon des données publiées par le Centre international de recherche contre le cancer (CIRC). Selon l’OMS, une personne sur cinq souffrira d’un cancer dans sa vie. Un homme sur huit et une femme sur onze en décèderont. Le cancer se caractérise par une dégradation pathologique des processus contrôlant la prolifération cellulaire, la différenciation et la mort programmée de certaines cellules. Tous les tissus ou organes peuvent être atteints. Bien que possédant des caractéristiques communes, différents types de cancers ont des causes très éloignées et répondent de façon extrêmement différente à un traitement. L’objectif de ce projet est d’amplifier du matériel tumorale de modèles déjà mis en place chez les rongeurs (rats ou souris), dans le but de pourvoir greffer par la suite une cohorte d’animaux plus important permettant de réaliser des études d’évaluation d’efficacité de nouveaux composés thérapeutiques en développement.

Bénéfices attendus

Notre société, prestataire de services en recherche préclinique propose un large panel de modèles in vivo nécessaires à l’évaluation de nouveau composés thérapeutiques pour la recherche contre le cancer. Ce projet a pour finalité de sélectionner des molécules thérapeutiques grâce à des modèles précliniques les plus prédictifs possibles afin de pouvoir transposer l’utilisation de ces molécules chez l’homme lors d’essais dans différentes phases cliniques. Pour cela, les expériences chez l’animal, qui représente un système d’essai physiologiquement proche de l’homme, permettent d’évaluer l’efficacité, la toxicité, la pharmacocinétique et la pharmacodynamique de nouveaux composés afin d’éviter ces essais directement chez l’homme. Au cours des expériences réalisées, il sera possible d’étudier les mécanismes de croissance d’une tumeur dans un environnement mimant la pathologie chez l’homme, d’étudier les mécanismes de résistance après des traitements avec de nouvelles molécules ou des molécules déjà utilisées en clinique, et les mécanismes de progression tels que la formation de métastases. Grâce à ces études dans un environnement adapté, il sera aussi par exemple possible de suivre la réaction du système immunitaire de l’hôte face à la progression de la maladie, de moduler et/ou orienter le système immunitaire afin de donner à l’organisme les moyens de se défendre contre le cancer. Pour réaliser ces évaluations, il est nécessaire d’amplifier le matériel tumoral afin pouvoir greffer des cohortes d’animaux plus important nécessaire pour les études d’efficacité.

Procédures

Mise en place d’un système d’identification de l’animal, sous anesthésie générale (en conditions d’asepsie, réalisée entre 0 et 3 jours avant la greffe (

Impact sur les animaux

La greffe tumorale pourra engendrer une douleur et un stress léger. L’évolution du volume tumoral entrainera une distension de la peau. Il est aussi possible, que la progression tumorale entraîne une cachexie constatée par une perte de poids. Pour les études sur modèles hormonodépendants (modèles prostatiques/ovariens), les animaux pourront être castrés/ovariectomisés avec ou sans surrénalectomie entrainant une douleur modérée sur 1 ou 2 jours et un stress modéré. Au cours d’une étude, les animaux seront manipulés. Les mesures de poids et de volume tumoral entraînent un stress que l’on peut considérer comme faible, et qui diminue avec l’habituation. Le jour de la randomisation, les animaux seront potentiellement mis avec de nouveaux congénères. Cela pourra engendrer un stress de 1-2j.

Devenir

Du fait que les animaux sont porteurs de tumeurs, ils seront tous mis à mort en fin de procédure

Remplacement

Les méthodes alternatives ne permettent pas, à ce jour, de prévoir l’efficacité in vivo de potentiels candidats-médicaments, car les étapes nécessaires au développement d’un médicament pour lesquelles il est nécessaire d’étudier les interactions du médicament dans un contexte globale ne peuvent pas être étudiées dans un système alternatif (in vitro par exemple). Des méthodes alternatives de reconstruction d’organes ou de tumeurs en 3D sont utilisées mais reste toutefois marginales et les résultats obtenus restent à ce jour difficilement transposable à l’homme.

Réduction

Dans le cadre des amplifications de matériel tumoral, le nombre d’animaux à greffer est défini selon les données historiques de prise tumorale incluant l’hétérogénéité du modèle tumoral. En fonction de ces données, un nombre limité mais suffisant d’animaux sera engagé dans cette procédure. La règle générale est la suivante : le nombre d’animaux engagé dans la phase d’amplification sera déterminé sur la base qu’une tumeur d’un volume d’environ 800 mm3 permettra de greffer 8 à 10 animaux par la suite, en fonction de la qualité du matériel tumoral. Un coefficient de 1.3 sera également appliqué afin de palier à l’hétérogénéité de la prise tumorale des modèles. Par conséquent, une étude d’activité antitumorale nécessitant la greffe de 60 animaux nécessitera d’inclure en 8 et 10 animaux dans la phase d’amplification. Cette règle générale pourra être ajustée en fonction des spécificité du modèle (taux de prise tumoral faible ou forte hétérogénéité)

Raffinement

Toutes les procédures sur les animaux seront réalisées selon les standards validés par le vétérinaire. L’impact de ces procédures sera toujours analysé par la structure chargée du bien-être des animaux. Toutes les procédures invasives et faiblement invasives, sont réalisées sous anesthésie générale par des techniciens formés et dont les compétences ont été validées. La fréquence de mesure des volumes tumoraux seront adaptée à la vitesse de croissance du modèle. La fréquence de pesée des animaux sera adaptée à leur état général. Les animaux sont observés quotidiennement. Dès l’apparition des premiers signes cliniques qui pourront amener aux points limites des antalgiques pourront être prescrits sous l’autorité du vétérinaire. Les chirurgies pratiquées dans ce projet sont des procédures de gravité modérée, réalisée sous anesthésie. Les chirurgies sont réalisées de façon aseptique et les animaux reçoivent des l’antalgiques, avec surveillance post opératoire et soins post opératoires adaptés si nécessaires. Les injections/prélèvements seront effectués en suivant les recommandations vétérinaires. Un document de référence est à disposition des concepteurs et des techniciens. Les expérimentateurs sont formés pour reconnaître les signes de mal être des animaux. Les expérimentateurs et les personnes en charge du bien-être et du soin des animaux veillent au respect des points limites. En cas de suspicion de toxicité, un système d’alerte est mis en place pour statuer sur la mise à mort de l’animal ou sur l’arrêt des traitements. Les principaux points limites concernent l’état général de l’animal et sont listés en détail dans les procédures. Si l’un des signes cliniques liés aux points limites (mais sans dépassement du point limite) est observé, l’animal est mis en observation et un traitement de soins est mis en place. Par exemple, en cas de douleur constatée, le vétérinaire prescrira un traitement antalgique.

Choix des espèces

Les petits rongeurs, outre l’avantage lié à leurs caractéristiques physiologiques, sont les seules espèces animales disponibles pour l’expérimentation présentant un statut immunodéprimé (avec des mutations spontanées ou génétiquement modifiées) indispensable à l’implantation de cellules tumorales humaines dans le cadre de la recherche en oncologie. De plus, diverses souches de souris et rats immunocompétents sont également disponibles pour l’établissement de modèles tumoraux syngéniques. De plus, les rats et les souris autorisent une variété de techniques d’administration, de prélèvement et de chirurgie présentant des analogies avec ce qui peut être réalisé en recherche clinique sur l’homme. Les animaux seront utilisés à l’âge adulte (7-8 semaines lors de leur première manipulation). Toutefois, ils pourraient être reçus à partir de 5 semaines mais ne seront pas manipulés avant 7 semaines minimum. Des animaux adultes sont utilisés afin qu’ils aient leur poids et leur morphologie adulte pour faciliter l’injection des cellules tumorales.

Des dépilations, des croûtes et des ulcérations au point d'irradiation pendant cinq à six jours : 3 592 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour analyses post-mortem. Chacune reçoit une greffe de cellules tumorales sous anesthésie, une irradiation ciblée, puis des traitements d'immunothérapie et des prélèvements sanguins jusqu'à trois mois après. L'objectif est de tester si de nouvelles techniques d'irradiation combinées à l'immunothérapie contrôlent mieux les tumeurs agressives et les métastases, les essais cliniques restant annoncés pour la fin du projet. Le choix de la souris tient à l'abondance de la littérature en radiothérapie et à des modèles tumoraux décrits comme pertinents pour la transposition clinique.

Objectifs

Certaines tumeurs solides, comme les cancers du sein triple négatif et les mélanomes, sont particulièrement difficiles à traiter en raison de leur agressivité, de leur capacité à métastaser et/ou de leurs taux de récurrence locale très élevée. Le cancer du sein triple négatif évolue plus agressivement que les autres formes de cancer du sein, a un taux élevé de récidive à distance et est souvent diagnostiqué après que la tumeur se soit étendue au-delà du sein. Le mélanome, un cancer de la peau, peut se propager à d’autres parties du corps. Le carcinome épidermoïde de la cavité buccale, un type de cancer de la tête et du cou, représente le 6e cancer les plus répandus dans le monde, avec un pronostic souvent défavorable en raison de la récurrence locale et des risques de complications, notamment à proximité des glandes salivaires. La radiothérapie est l’un des traitements les plus efficace et couramment utilisés contre le cancer, mais la méthode conventionnelle présente des limitations pour certaines tumeurs agressives et métastatiques, car elle peut endommager les tissus sains environnants et est moins efficace pour contrôler les métastases (la radiothérapie conventionnelle est un traitement plutôt local). Ce projet propose de combiner des techniques de radiothérapie innovantes avec l’immunothérapie, un traitement prometteur qui renforce la capacité du système immunitaire à attaquer les cellules cancéreuses. Ces nouvelles techniques de radiothérapie permettent une distribution plus ciblée des doses, réduisant ainsi la toxicité pour les tissus sains, favorisant une activation plus forte du système immunitaire et un effet systémique. Ces approches ont montré des résultats prometteurs en termes de contrôle de la croissance tumorale, même à des doses élevées, et d'efficacité contre les métastases. L’objectif principal de ce projet est de démontrer que la combinaison de la radiothérapie innovante et de l’immunothérapie constitue une approche thérapeutique plus efficace pour traiter des tumeurs solides, notamment les plus agressives et/ou métastatiques. Nous évaluerons cette stratégie sur plusieurs types de tumeurs afin d’étudier son potentiel à améliorer le traitement de cancers difficiles à soigner avec les méthodes actuelles.

Bénéfices attendus

Ce projet pionnier a un fort impact sociétal. Il explore des techniques novatrices en radiothérapie (RT), moins agressives pour les tissus sains. Le gain en matière d'épargne/récupération tissulaire contribuera à l'élimination du principal obstacle dans les traitements de cancer par RT : les doses de tolérance des tissus sains. Dans ce projet nous cherchons à améliorer le résultat des traitements en combinant des techniques d’irradiation innovantes avec de l’immunothérapie. A la fin du projet, nous disposerons d'études radiobiologiques complètes qui nous permettront de procéder à des essais cliniques pouvant bénéficier à des patients qui actuellement reçoivent un traitement seulement palliatif ou pour lesquels les conséquences sur les tissus sains sont très impactantes pour leur qualité de vie et pouvant également ouvrir une voie vers un traitement efficace des tumeurs très métastatiques. . le projet est sur la voie qui va de la conception de l'idée aux éventuels premiers essais cliniques.

Procédures

Dans une première procédure, des cellules tumorales seront injectées aux animaux sous anesthésies générale gazeuse et locale (environ 20 minutes) sur tapis chauffant pour éviter l’hypothermie. Dans une seconde procédure, des cellules tumorales seront injectées aux animaux sous anesthésies générale gazeuse et locale (environ 20 minutes) sur tapis chauffant pour éviter l’hypothermie. A un temps prédéterminé, les souris seront irradiées au niveau de la tumeur sous anesthésie générale gazeuse (environ 20 minutes) puis recevront des traitements selon 2 schémas différents soit 2, 5 et 8 jours post irradiation soit 24h avant l’irradiation puis 48h et 120h post irradiation (durée de chaque administration inf à 10 sec). Des prélèvements de sang seront réalisés à différents temps : 24 h avant, , 7 jours post-irradiation et 3 mois post-irradiation pour les animaux suivis à long terme. A chaque prélèvement, les animaux seront anesthésiés avec un mélange d’air et d’isoflurane à 4% puis seront maintenus sous anesthésie gazeuse toute la durée du prélèvement (environ 10 minutes).

Impact sur les animaux

L’implantation tumorale va conduire au développement de tumeurs ou de métastases qui pourront avoir pour conséquence une gêne à la mobilité ou des difficultés respiratoires. Suite à l’irradiation des signes de dermatites peuvent apparaître, suivis d’une perte de poids transitoire et d’une réduction de la mobilité pendant 3 à 5 jours. Les animaux peuvent présenter des dépilations voire des croûtes et même des ulcérations au site d’irradiation pendant 5 à 6 jours. Les traitements d’immunothérapie n'ont montré aucun signe de toxicité chez les souris traitées dans la littérature. , ni dans nos précédentes expériences

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort pour des analyses post-mortem.

Remplacement

Nos critères d’évaluation pour l’efficacité de ce nouveau traitement vont porter sur la préservation des tissus sains environnants la tumeur et sur le contrôle de la croissance des tumeurs irradiées et des métastases. Les mécanismes inflammatoires, d’infiltration immunitaire et vasculaires induits par l’irradiation ne pourront être étudiés que dans la globalité d’un organisme vivant intégré. Ces mécanismes sont les clés pour une combinaison efficace avec l’immunothérapie. Dans une première étude in vivo, nous avons démontré que les nouvelles techniques de radiothérapie que nous évaluons induit un recrutement efficace des cellules immunitaires et cela justifie l’évaluation de la combinaison avec des immunothérapies. De plus, l’évaluation des combinaisons radio-immunothérapies requièrent l’expérimentation in vivo où l’interaction entre la réaction à la radiation et le système immunitaire peuvent être activées. Il est donc impossible de faire nos études avec des approches in vitro ou en utilisant des organoïdes. Aussi, le recours à des méthodes alternatives n’est pas envisageable dans ce projet et il nous est indispensable de développer des modèles animaux.

Réduction

Le nombre d'animaux à utiliser a été calculé à l'aide d'outils statistiques. Ce nombre est ajusté au plus bas mais permet tout de même de pouvoir conclure.

Raffinement

Un délai minimum d’une semaine est respecté entre la réception des animaux et la mise en place des procédures expérimentales pour leur permettre de s’adapter à leur nouvel environnement. Une étape de socialisation des souris sera mise en place avant toute expérimentation : les souris seront manipulées quotidiennement pour les habituer au manipulateur et à la préhension et permettre ainsi une réalisation plus aisée et moins stressante des procédures expérimentales par la suite. Dans un souci de raffinement, tout d’abord, nous veillerons quotidiennement au bien-être des animaux (une grille de score est mise en place pour évaluer de façon objective l’état des animaux) pour permettre la détection de signes précoces de détresse ou de mal-être (détail des points limites appliqués dans la description de chaque procédure). L’ensemble des procédures sera réalisé sous anesthésie générale adaptée aux interventions chirurgicales mises en place, avec une prise en charge antalgique. Suite à la croissance tumorale et à l’irradiation des signes de détresse ou de mal-être peuvent apparaître, suivis d’une perte de poids et d’une réduction de la mobilité pendant quelques jours (3 à 5 jours) pour y remédier, des soins support seront mis en place et des aliments appétants sont ajoutés dans la cage. Les animaux peuvent présenter des dépilations voire des croûtes et même des ulcérations à l’endroit de l’irradiation pendant quelques jours (5 à 6 jours), une crème, apaisante cicatrisante antalgique sera administrée sur la peau pour permettre la cicatrisation (au minimum 1 semaine, application quotidienne). En cas d’atteinte d’un point limite, conformément à la grille de score, les animaux seront mis à mort.

Choix des espèces

Les souris sont particulièrement utilisées en cancérologie et dans les études de radiothérapie car il s’agit d’espèces génétiquement caractérisées et pour lesquelles les références bibliographiques sont très nombreuses dans la littérature ayant trait au domaine de la radiothérapie. Les modèles tumoraux que nous allons utiliser sont bien caractérisés dans la littérature et pertinents pour la translation clinique (ex. métastatiques ou très agressives) Les procédures seront réalisées sur des animaux adultes de 8 à 10 semaines, âge compatible avec un développement suffisant et la possibilité de garder les animaux assez longtemps pour permettre une étude des effets à long terme de l’irradiation.

Sélectionnés pour deux mutations spontanées qui les rendent obèses et diabétiques, 600 rats reçoivent une à deux administrations quotidiennes du composé à tester, puis cinq prises de sang après six heures de jeûne, avant traitement puis à deux, quatre, six et huit semaines. À six semaines viennent les tests de tolérance au glucose et à l'insuline, de 210 minutes, la surcharge en insuline pouvant les mettre en difficulté pour revenir à une glycémie normale. Des cathéters sont ensuite implantés dans la jugulaire et la carotide sous anesthésie, avec cinq jours d'isolement, avant un "clamp" terminal de 210 minutes à jeun sous perfusion continue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Tous sont tués pour récupérer tissus et sang, le porteur ne rapportant l'effectif de 600 qu'au besoin de dix animaux exploitables par groupe en fin de clamp.

Objectifs

Le diabète a touché 8,5% de personnes de plus de 18 ans dans le monde. 90% des personnes diabétiques sont atteintes de diabète de type 2, forme de diabète associé à l’obésité. Le nombre de personnes diabétiques ne cesse d’augmenter. Le diabète a des conséquences dramatiques sur le fonctionnement de certains organes comme le foie, le système nerveux, les reins ou le cœur et certaines de ces conséquences sont mortelles. Le diabète de type 2 se caractérise par deux phases, la phase de résistance à l’insuline où les niveaux plasmatiques d’insuline sont très élevés pour essayer de contrer l’hyperglycémie puis au fur et à mesure les cellules béta pancréatiques sécrétant l’insuline se fatiguent, ne sont plus capables de répondre et meurent. On parle alors de phase de dépendance à l’insuline. Plus le diabète de type 2 est traité précocement, moins les conséquences sont dramatiques. Ainsi, il est important de développer des thérapies qui ciblent la phase de résistance à l’insuline. Pour se faire, des animaux rendus obèses et diabétiques par l’apparition de deux mutations spontanées ont été séléctionnées puis reproduits entre eux pour créer une lignée. La résistance à l’insuline peut être évaluée de différentes manières : en réalisant des tests de tolérance à l’insuline et au glucose mais la technique dite "clamp" car elle permet la mesure de la sensibilité à l’insuline au niveau des différents organes et de façon bien précise, en utilisant des radiotraceurs. Ainsi, au cours de ce projet, des rats obèses seront traités ou non par des molécules et leur résistance à l’insuline sera évaluée par des tests de tolérance puis un "clamp".

Bénéfices attendus

Par cette étude, de nouveaux traitements ciblant la résistance à l’insuline et donc les phases précoces du diabète peuvent être trouvés. Également, comme le diabète évolue très vite vers une stade d’insulinopénie, c'est à dire que le corps ne sécrète plus d'insuline, des traitements ciblant les phases plus avancées du diabète peuvent être trouvées.

Procédures

Les composés à tester/de référence seront administrés une à deux fois par jour par toutes voies possibles. L'administration dure environ 1 minute sur animal vigile et 5 minutes sur animal anesthésié. Cinq prélèvements de sang seront réalisés au cours de la vie de l’animal (avant traitement et 2, 4, 6 et 8 semaines après traitement) afin de suivre des paramètres biologiques ou l’élimination des produits testés. Un prélèvement de sang se fait sur animal vigile et libre de ses mouvements, il est préalablement habitué à ce geste. La prise de sang dure environ 2 minutes par animal, et nécessite que l'animal ait un jeun de 6h. Un test de tolérance au glucose et un test de tolérance à l’insuline pourront être effectués après 6 semaines de traitement, ces tests durent 210 minutes. La surcharge en insuline pour un animal diabétique induit une difficulté de retour à l’euglycémie. Si l’animal montre des signes de détresse, nous pourrons l’aider à retrouver une glycémie normale en administrant du glucose. L’implantation de cathéters à demeure dans la veine jugulaire et dans l'artère carotide : la chirurgie est faite sous anesthésie et analgésie, par du personnel formé et l’état des animaux est surveillé de près. Les animaux seront hébergés en cage individuelle pendant les 5 jours post chirurgie. Une manipulation de 210 minutes appelée « clamp » est réalisée après 8 semaines de traitement. Pendant toute la durée du clamp, l’animal est à jeun, il est connecté à une perfusion et reçoit de l’insuline et du glucose par voie veineuse de façon continue.

Impact sur les animaux

1 – L’évolution de la maladie liée au phénotype des rats va induire une obésité et donc une baisse d’activité des animaux, lorsque le diabète va s’installer, les animaux vont uriner plus et avoir besoin de s’hydrater plus, ils peuvent également perdre du poids lors des stades plus avancés. 2 – Les traitements : le geste de traitement réalisé à répétition génère un stress chronique. Après chaque geste technique, l’état de l’animal sera surveillé. 3 – Les mises à jeun (6h) lors des prélèvements de sang peuvent être une source de stress, notamment pour des animaux diabétiques. 4- Lors de la mesure de la composition corporelle, l'animal est placé dans un tube à contention pendant environ 2 minutes, cela peut engendrer un stress modéré. 5 –La surcharge en insuline pour un animal diabétique induit une difficulté de retour à l’euglycémie. Si l’animal montre des signes de détresse, nous pourrons l’aider à retrouver une glycémie normale en administrant soit du glucose. 6 – La chirurgie (implantation des cathéters jugulaire et carotide) est faite sous anesthésie et analgésie, par du personnel formé et l’état des animaux est surveillé de près. L’anesthésie et la cicatrisation sont plus difficiles chez un animal diabétique. 7- Les animaux seront hébergés en individuel après la chirurgie pendant 5 jours, cela va induire un stress. 8- Clamp : Pendant toute la durée du clamp, l’animal est à jeun, il est connecté à une perfusion et reçoit de l’insuline et du glucose par voie veineuse de façon continue. Cette manipulation terminale peut être source de stress.

Devenir

En fin de projet, tous les animaux seront euthanasiés pour récupération de tissus et de sang, et évaluation de critères d’efficacité des composés (comptage des radioéléments, paramètres métaboliques et de fonction hépatique dans le sang...).

Remplacement

Des projets de cultures ainsi que de co-cultures cellulaires sont de plus en plus développées pour tenter de mimer les différents organes. Ce seront des alternatives à l'utilisation de l'animal, notamment pour les études de screening, de toxicité et d'efficacité sur l’organe cible. D’ailleurs, la société possède aujourd’hui une plateforme in vitro pour y répondre. Cependant, ces modèles ne sont encore suffisamment développés et ne sont pas un miroir suffisamment fiable de ce qu'il se passe dans la complexité de l’organisme. Les dysfonctions métaboliques associées aux complications hépatiques, cardiovasculaires et rénales ne peuvent être envisagées et reproduites que dans un système in vivo pour le moment.

Réduction

Toutes les étapes de la procédure seront réalisées sur le même animal. Des étapes de screening sont réalisées afin d’obtenir des groupes homogènes et les animaux ayant les meilleurs critères permettant d’avoir des données fiables et exploitables en fin d’étude et d’éviter de répéter plusieurs fois la dite étude. Nous effectuerons des tests statistiques, le nombre de données par groupe nécessaire pour être statistiquement robuste et donc pouvoir conclure sur l’effet d’un traitement est de 10 en fin de clamp.

Raffinement

Plusieurs types d'enrichissements seront placés dans les cages hébergeant les animaux : des objets en bois seront systématiquement ajoutés pour permettre aux rats de les mordiller. Après chaque prélèvement de sang, nous ajouterons des rouleaux de coton en guise de « récompense ». La durée de ces projets étant longue, nous alternerons les enrichissements au fil du temps (petits ou gros tunnels, boules ou briquettes en bois, lanières de papier ou morceaux de coton). L'état des animaux sera contrôlé quotidiennement, le poids corporel, la prise alimentaire et la prise hydrique seront mesurés par du personnel compétent afin de s'assurer de leur bien-être. Si un animal présente des signes de stress ou de douleur, il sera pris en charge par l'équipe zootechnique et la structure du bien-être animal. La chirurgie sera effectuée sous une couverture analgésique adaptée. Si l’état clinique de l’animal venait à se dégrader et atteindre plusieurs des points limites définis, l'animal serait euthanasié. En cas de déshydratation, une injection sous cutanée de soluté de réhydratation est envisagée. En cas d’hypothermie, l’animal peut être placé en armoire chauffante. Les prélèvements de sang effectués en cours d’étude se feront en respectant les volumes préconisés par les règles éthiques.

Choix des espèces

L’espèce a été choisie car son phénotype altéré induit le développement d’un diabète et de l’obésité sous régime normal avec une phase d’hyperinsulinémie à 5-7 semaines d’âges et une phase d’insulinopénie à l’âge de 13-15 semaines. Le rat est une espèce adaptée pour l’étude de la résistance à l’insuline par clamp lors de son jeune âge puisque les données obtenues sont assez homogènes. La chirurgie pour la mise en place du cathéter impacte très peu l'obésité et la résistance à l'insuline. Lors des âges plus avancés, ces rats spontanément diabétiques et obèses développent un diabète avec une insulinopénie et une mort des cellules béta ce qui permet d’identifier ce modèle de rat comme étant adapté pour l’étude des stades avancés du diabète. Ainsi, il permet aussi d’évaluer l’effet préventif de certains traitements sur l’évolution du diabète. L’espèce a été choisie car son phénotype altéré induit le développement d’un diabète et de l’obésité sous régime normal avec une phase d’hyperinsulinémie à 5-7 semaines d’âge et une phase d’insulinopénie à 13-15 semaines d'âge.

Vingt-quatre souris subissent chacune six gavages, six anesthésies générales pouvant atteindre deux heures et douze injections intraveineuses, une fois leur tumeur greffée développée. 360 souris au total vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour des analyses de tissus : 40 reçoivent une greffe de cellules tumorales sous la peau, 320 une greffe chirurgicale dans le coussin graisseux, et 48 d'entre elles enchaînent trois anesthésies et six injections intraveineuses. Le porteur décrit des nuisances courtes et de faible intensité, hormis l'inflammation modérée au point d'injection des cellules tumorales. Il annonce des protocoles d'imagerie diagnostique transférables aux patients, quand le projet consiste à observer par scintigraphie et échographie comment une tumeur greffée contourne un traitement anti-angiogénique.

Objectifs

Les thérapies anti-cancéreuses dites anti-angiogéniques ont pour but d’arrêter la formation de nouveaux vaisseaux sanguins dans les tumeurs et ainsi empêcher leur croissance. Cependant, une reprise de la croissance des vaisseaux sanguins de la tumeur est observée après quelques mois de traitement dans la majorité des cas. Cette resistance au traitement est également observée dans le modèle de cancer chez la souris que nous développons. Ce projet propose une étude des vaisseaux sanguins et de la consommation de glucose de la tumeur lors du traitement anti-angiogénique. Nous utiliserons pour cela des caméras d’imagerie médicale non invasive, techniques utilisées également chez l'homme en clinique : scintigraphie et échographie. La scintigraphie permet d'acquérir une image révélant la consommation en glucose des tumeurs, paramètre lié à leur croissance et leur agressivité. L'échographie nous permettra d'obtenir une image des vaisseaux sanguins de la tumeur à l'échelle micrométrique. L’objectif de ce projet est de mieux comprendre comment les cancers adaptent leurs vaisseaux sanguins et leur façon de se nourrir en réponse aux traitements anti-angiogéniques.

Bénéfices attendus

Cette étude aura pour résultats: (1) de mieux comprendre comment les tumeurs adaptent leur vaisseaux sanguins et leur façon de se nourrir en réponse aux traitements anti-angiogéniques, (2) de développer des protocoles d'imagerie diagnostique permettant de classer les cancers au moment de leur détection entre tumeurs pouvant répondre favorablement aux traitements et tumeurs résistantes, méthodes pouvant in fine être transférée chez les patients, (3) de développer de nouvelles approches thérapeutiques ciblant le métabolisme tumoral en complément de la destruction du réseau vasculaire.

Procédures

40 souris recevront une greffe de cellules par injection sous cutanée sous anesthésie gazeuse. Cette procédure devrait durer moins de 10 minutes. 248 souris auront une contention pour recevoir une dose d’analgésique par injection puis auront une chirurgie pour avoir une greffe dans le coussin graisseux sous anesthésie gazeuse. Cette procédure devrait durer 10 à 15 minutes. 72 animaux auront une contention pour recevoir une dose d’analgésique par injection puis une chirurgie pour avoir une greffe dans le coussin graisseux sous anesthésie gazeuse. Cette procédure devrait durer 10 à 15 minutes. Lorsque leur tumeur se sera développée, 48 de ces souris subiront : Gavage (

Impact sur les animaux

Lors des séances d'imagerie sous anesthésie, les animaux peuvent ressentir du stress et de l’inconfort lors de la manipulation et de la fatigue suite aux anesthésies (nuisances courtes et de faible intensité). A la suite des injections intraveineuses d'agent de contraste d'imagerie sous anesthésie, les animaux peuvent ressentir une douleur légère et de courte durée au site d’injection. La chimiothérapie anti-angiogénique sera administrée par gavage, ce qui peut générer du stress et de l’inconfort de courte durée (nuisance légère). L’injection de cellules tumorales peut provoquer de l’inflammation au niveau de la zone d’injection pouvant induire une irritation (nuisances modérées courtes).

Devenir

A l'issue de ce projet, tous les animaux seront mis à mort afin d’obtenir des échantillons de tissus qui seront utilisés pour des analyses ex vivo nécessaires au projet.

Remplacement

Les analyses in vitro ne sont pas suffisantes pour l’étude du lien entre métabolisme et vascularisation tumoraux, ce qui intègre le micro-environnement tumoral. Il est donc très difficile voire impossible de reproduire fidèlement l'ensemble de ces interactions in vitro, dans des modèles de cellules isolées. De plus, les cellules humaines de paragangliomes ne poussent pas en culture in vitro. Il est donc encore nécessaire d’utiliser un modèle de tumeur chez la souris afin de s’approcher au plus des tumeurs humaines. De plus, les méthodes de diagnostique testées dans ce projet sont des méthodes d'imagerie médicale ayant vocation à être appliquées ensuite chez l'homme. Ce projet ne peut donc pas être réalisé in vitro.

Réduction

Le nombre d'animaux nécessaire a été évalué d'après nos précédentes études d'imagerie sur ce modèle, qui ont fait l'objet de publication. Nous nous aidons de plus d'une plateforme internet qui propose un outil de calcul statistique pour l'expérimentation animale. Les groupes ont été établis de façon à ce que les résultats obtenus soient suffisant statistiquement pour arriver à des conclusions robustes. Les données générées seront ensuite analysées à l'aide de tests statistiques appropriés.

Raffinement

La procédure chirurgicale sera pratiquée après administration en sous-cutané d’un analgésique 30 min avant la chirurgie. Les animaux sont ensuite endormis et maintenus par anesthésie gazeuse sur un tapis chauffant puis surveillés jusqu’à leur réveil. Des points limites stricts et spécifiques au projet ont été établis pour le suivi de l'état des animaux. Par ailleurs, les animaux seront maintenus en groupes sociaux dans un environnement enrichi.

Choix des espèces

Le choix des souris permet d’avoir accès à des animaux constituant un modèle préclinique particulièrement adapté à la réalisation de greffes de cellules et/ou tumeurs humaines ou de souris. Nos lignées cellulaires sont issues de souris ayant un fonds génétique mixte, rendant préférable l’utilisation d’une souris receveuse afin de minimiser le risque de rejet. Enfin, nous disposons au laboratoire de systèmes d’imagerie du petit animal particulièrement adaptés à la souris. Les animaux seront âgés de 7 à 8 semaines (jeunes adultes ayant atteint la maturité ; cet âge correspond à l’âge médian de développement de la maladie chez l’homme). C'est cet âge qui est le plus souvent rapporté dans la littérature pour ce type d'étude, ce qui nous permettra de confronter nos résultats avec ceux d'autres équipes.

Pour mesurer quelles cellules immunitaires entourent une tumeur osseuse selon la quantité d'une protéine de détoxication qu'elle produit, 46 souris reçoivent une injection de cellules d'ostéosarcome dans le muscle de la cuisse. Elles sont utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et toutes tuées pour l'analyse de la tumeur primaire et des poumons. Le porteur annonce des expériences n'excédant pas deux semaines et une tumeur qui gênerait légèrement les mouvements sans entraver l'accès à l'eau ni à la nourriture. La surveillance repose sur un examen clinique et une pesée deux fois par semaine, avec des points limites dont le contenu n'est pas précisé.

Objectifs

Nos travaux précédents ont identifié la corrélation inverse entre le niveau d'expression du gène d'intérêt et la réponse des cellules d'ostéosarcome aux chimiothérapies. La prétine étudiée est une protéine de détoxication, produite par une cellule en présence de composés jugés dangereux tels que la chimiothérapie dans notre cas. Concrètement, elle peut neutraliser physiquement certains composés avant qu’ils puissent agir. Elle est ainsi parfois impliquée dans la résistance aux chimiothérapies. Une autre fonction de cette protéine est de servir de réservoir/distributeur de zinc intracellulaire. Le zinc est essentiel au bon fonctionnement de centaines de protéines cellulaires et en particulier d'une autre protéine, qui joue un rôle clé dans la décision d’induction de mort de la cellule. Nous avons montré que lorsque notre protéine d'intérêt est en grande quantité dans la cellule, elle provoque une déficience en zinc et empêche l'autre protéine d’induire la mort de la cellule tumorale sous chimiothérapie. Nos travaux plus récents suggèrent que la prétéine étudiée peut sortir de la cellule et provoquer une déficience en zinc extracellulaire autour de la cellule. Cela influencerait l'activité des cellules immunitaires au contact de la tumeur, pour favoriser un environnement immunosuppressif. Ce projet de validation préclinique vise à analyser, à l’échelle de la cellule unique, la qualité et quantité des cellules immunitaires au sein de tumeurs exprimant peu ou beaucoup la protéine étudiée. Il permettra de compléter les données déjà obtenues in vitro, et viendra confirmer l'implication de cette protéine dans la tolérance immunitaire des tumeurs d'ostéosarcome. Il informera également des conséquences d’une forte expression de cette protéine sur la possible résistance aux immunothérapies (en essai clinique actuellement).

Bénéfices attendus

Ce projet apportera des informations clés sur les populations immunitaires sensibles à la présence de la protéine étudiée et orientera sur des possibles résistances aux traitements par immunothérapie. Des stratégies thérapeutiques pourraient alors être envisagées afin d’optimiser les immunothérapies, voire prévenir ou contrebalancer la résistance.

Procédures

L'injection unique en intra-musculaire, dans la cuisse, des cellules tumorales se fera sous anesthésie gazeuse. Les souris ne seront anesthésiées que pendant quelques minutes. Aucun prélèvement ne sera effectué avant euthanasie.

Impact sur les animaux

Nuisances : douleur potentielle après l’injection des cellules tumorales par voie intra-musculaire: modérée au maximum. Effets indésirables : développement tumoral pouvant gêner légèrement les mouvements des souris sans entraver leur déplacement ni leur accès à la nourriture ou la boisson. Aucun effet systémique attendu.

Devenir

Tous les animaux devront être euthanasiés pour analyses des tumeurs primaires et des poumons.

Remplacement

Ce projet nécessite d’utiliser un organisme vivant dont le système immunitaire est intact, complet et fonctionnel. Les relations et communications entre les différentes populations immunitaires sont cruciales pour une réaction complète contre la tumeur. La construction de modèles in vitro ou ex-vivo récapitulant l’ensemble des interactions est actuellement impossible du fait de leur complexité. Des simulations in silico ne sont pas encore possibles car cela nécessite de compiler un grand nombre de données or les ostéosarcomes sont des tumeurs rares, très hétérogènes et encore mal connues. Ce projet fait suite à de nombreuses analyses in vitro ayant apporté des arguments solides en faveur d’une influenced'une protéine d'intérêt sur certaines cellules immunitaires et sur leur comportement vis-à-vis des cellules d’ostéosarcome. Cependant ces expériences in vitro montrent rapidement leurs limites car elles n’impliquent ni l’ensemble des populations immunitaires, ni les interactions dynamiques et temporelles entre les cellules pendant le développement d’une tumeur. Le caractère incontournable du recours à l’animal vivant entier est donc établi. Ceci nous permettra d’étudier la modulation des populations immunitaires dans leur ensemble. Notre modèle cellulaire est une lignée issue d’une tumeur spontanée chez la souris. Cela nous permet d’implanter ces cellules tumorales à des souris de la même espèce c’est-à-dire dont le système immunitaire n’est pas modifié et réagit normalement.

Réduction

Une étude pilote sur un nombre restreint de souris permettra de déterminer le temps optimum pour l'arrêt des procédures, ce qui permettra de limiter le nombre total d'animaux du projet. En second lieu, nous procèderons à l'étude comparative. Afin de n’utiliser qu’un nombre minimal d’animaux tout en gardant une validité statistique de l’étude, nous avons déterminé le nombre mnimal de sujets par groupe. Ce projet utilise un nombre limité d'animaux qui a été soigneusement et scientifiquement déterminé.

Raffinement

Les animaux bénéficieront systématiquement de plusieurs enrichissements. Aucun animal ne sera maintenu seul dans sa cage. Ce projet fait l'objet de procédures rigoureuses réalisées par un personnel formé et vigilant quant à la détection de points limites (suivi quotidien de l’état de santé des animaux, examens cliniques et contrôle du poids 2 fois par semaine). L’injection des cellules tumorales sera réalisée par une voie qui permet le développement homogène des tumeurs. L’utilisation d’analgésiques limitera toute souffrance aux animaux. Les expériences du présent projet n’excéderont pas 2 semaines. Les animaux feront l'objet d'une surveillance quotidienne et d'examens cliniques adaptés à leur évolution. Des points limites ont été définis et seront strictement appliqués.

Choix des espèces

Afin d'étudier le comportement du système immunitaire dans un environnement physiologique naturel, nous implantons des cellules tumorales dérivant d'un ostéosarcome spontané chez la souris dans un animal de même espèce et de la même souche : souris de souche Balb/c (= modèle syngénique). Ces animaux sont immunocompétents c’est-à-dire que leur système immunitaire est complet, fonctionnel et non modifié. Les souris seront âgées de 5-7 semaines au début de l’expérimentation. Un âge de jeune adulte améliore en effet la croissance tumorale.

580 souris immunodéficientes vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour éviter la souffrance liée à la croissance de la tumeur. Chacune reçoit une injection de cellules de glioblastome humain directement dans le cerveau, parfois accompagnée de la pose d'un implant, avec un suivi par IRM hebdomadaire. Une partie d'entre elles fait, à chaque séance de radiothérapie, un trajet routier de 95 kilomètres entre deux établissements, soit deux heures de transport aller et retour. Le porteur écrit qu'il n'existe "pas d'alternatives ni d'explants, ni d'organoides, ou coupes organotypiques" pour ses questions, après avoir décrit les études protéomiques et la modélisation informatique déjà conduites sur cellules.

Objectifs

L’identification récente de nouvelles "cibles", pouvant constituer de véritables moteurs de la maladie cancéreuse fait naitre de nouveaux espoirs de prise en charge du glioblastome (GB), tumeur du cerveau la plus fréquente et la plus agressive chez l’homme. L'objectif de ce projet est : - dans un premier temps d'étudier la tumorigénicité et la radiorésistance, en utilisant la radiothérapie externe aux rayons X en tant que traitement de référence, des cellules de Glioblastome humaines exprimant ces "cibles" et en parrallèle, de concevoir des thérapies spécifiques dirigés contre ces "cibles" - dans un second temps d'appliquer ces thérapies dans le GB pour anéantir la fonction tumorigénique de ces "cibles". Deux modalités d’administration locorégionale sont envisagées : l’injection directe sur la tumeur en place et l’application d'implants pour une délivrance « long terme » au sein des cavités de résection. Ce projet permettra d’explorer davantage ces "cibles" dans le GB et de qualifier de nouveaux outils afin si possible d’ouvrir la voie à des essais chez l’homme. Le projet se déroulera dans deux établissements utilisateurs (ici référencés EU1 et EU2).

Bénéfices attendus

Le bénéfice attendu est l'innovation thérapeutique par le ciblage de nouvelles cibles thérapeutiques sur une tumeur en place. Mais également une meilleure compréhension des effets d'implants interventionnels au sein des cavités d'éxérèse dans le glioblastome en synergie avec d'autres thérapeutiques pour une amélioration de la prise en charge de ces tumeurs ultérieurement chez l'homme.

Procédures

Les animaux seront anesthésiés et soumis à des actes expérimentaux modérées telles que : - l'injection intracérébrale de cellules tumorales (durée d'environ 30 minutes) réalisée à l'EU1 - l'injection intracérébrale de cellules tumorales associée à la pose d'implants (durée d'environ 1h30) réalsiée à l'EU1 - l'injection intracérébrale de thérapies spécifiques (durée d'environ 30 minutes) réalisée à l'EU1. En fonction de la procédure concernée un animal peut subir d'un seul acte jusqu'à 2. Pour toutes les procédures, les suivis IRM (durée d'environ 30 minutes) sont réalisés de manière hebdomadaire à l'EU1. L'un des actes, la radiothérapie externe sera réalisé à l'EU2 et inclut un transport d'environ 95 kilomètres (soit environ 1 heure) pour aller à de l'EU1 à l'EU2 et la même durée pour revenir à l'EU1.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables prévus par les procédures chirurgicales peuvent être comportementales et physiques, exemples : fatigue, stress, réponses au stimulus altérés, mauvaise cicatrisation, perte de poids, prostration... Ces effets indésirables peuvent être présents, plus ou moins prononcés ou même absents selon les procédures subies et les animaux eux-mêmes. L'effet attendu de l'implantation des cellules tumorales est le volume de la tumeur qui peut être plus ou moins important selon les traitements appliqués par la suite aux animaux. Pour plus de détails, voir le tableau des points limites adaptés en annexe 1. En ce qui concerne le transport, celui-ci peut induire une fatigue et un stress nécessitant pour les animaux du repos.

Devenir

Tous les animaux du projet sont mis à mort pour éviter toute souffrance liée à la pousse du glioblastome.

Remplacement

Le projet ici proposé a pour but l’étude de "cibles" et leur ciblage par une thérapeutique innovantes sur tumeur en place et au travers de bio-implants polymères sur cavité d'exérèse pour l’éradication de tumeurs cérébrales. Si sa mise en place nécessite l’utilisation d’animaux dans des modèles dédiés pour valider les étapes finales de caractérisation des "cibles" (tumorigénicité, radiorésistance des lignées) et celle d’élimination (au travers de l’application de procédures de traitement par SiRNA et ASOs sur tumeur en place et sur la cavité d'exérèse), alors de nombreuses étapes amont, ont été réalisées in vitro sur des modèles cellulaires pour répondre aux normes de remplacement. Des études protéomiques et la modélisation informatique de ces données ont été faites sur des cellules hors du contexte animal. Par ailleurs justement pour ces dernière validation dans le contexte réel, il n'y a pas d'alternatives ni d'explants, ni d'organoides, ou coupes organotypiques sur lesquelles nous pourrions répondre à nos questions de tumorigénicité et de réponse au traitement dans le contexte global.

Réduction

En amont de ces expériences chez l'animal, divers essais sur ces lignées cellulaires contrôles et exprimant les "cibles" ont été réalisés limitant aux seuls prototypes utiles alors implantés chez l'animal la réalisation de cette étude. Le nombre d'animaux utilisés a été défini pour pouvoir générer des données statistiquement interprétables.

Raffinement

Les mesures spécifiques pour réduire les nuisances sur le bien-être animal dans les procédures expérimentales incluent : une surveillance accrue, des soins pré et post-opératoires, des mesures de gestion de la douleur, de bonnes conditions d'hébergement, l'enrichissement du milieu. Les mesures de raffinement pour le transport des animaux incluent : l’évaluation de la santé des animaux pour ne transporter que les animaux en bonne santé, le choix des contenants appropriés, la température et humidité contrôlées (véhicules climatisés), l’alimentation et hydratation, la minimisation du stress et la planification de l’arrivée.

Choix des espèces

Nous étudions la tumorigénicité de "cibles" d'intérêts dans des lignées cellulaires humaines qui nécessite donc que ce modèle soit utilisé chez la souris CB17-SCID. Les souris seront utilisés à 8 semaines car elles seront, à ce stade, de jeunes adultes matures.