Rongeurs

Des femelles gestantes sont opérées trente minutes pour injecter de l'ADN modifié dans leurs embryons, et une partie des souriceaux qui en naissent reçoit ensuite une injection intrapéritonéale. 834 souris sont concernées, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour analyse des cerveaux. Le projet exprime chez ces embryons des versions mutées de récepteurs NMDA identifiées chez des patients porteurs d'un syndrome de type autistique, afin d'en observer l'effet sur le développement cortical. Le RNT résume les nuisances à la chirurgie de la mère et à la douleur d'une piqûre, sans rien dire des effets attendus de ces mutations sur les souriceaux ni de la répartition des 834 animaux entre gestantes et petits.

Objectifs

Plus de 1 % des enfants naissent avec des troubles du développement du cerveau, comme l'autisme ou un retard de développement. Grâce au séquençage complet de l'ADN, on a fait d'importants progrès dans le diagnostic de ces troubles. Récemment, on a découvert que certains gènes liés aux récepteurs NMDA, qui jouent un rôle crucial dans le fonctionnement du cerveau, peuvent présenter des variations génétiques. Ces récepteurs, codés par les gènes appelés GRIN1, GRIN2A, et GRIN2B, sont importants pour la communication entre les cellules nerveuses. Des mutations dans ces gènes, notamment dans la partie des récepteurs qui organise leur position à la surface des neurones, peuvent entraîner un retard de développement. Le but de ce projet est de mieux comprendre comment ces récepteurs NMDA fonctionnent dans le développement du cerveau et quelles sont les conséquences des mutations observées chez certains patients.

Bénéfices attendus

Cette étude devrait permettre de caractériser des pathologies GRIN et de tester le potentiel thérapeutique de médicaments existants ou nouvelles molécules. Les pathologies GRIN sont un groupe de troubles neurologiques rares causés par des mutations dans les gènes GRIN (GRIN1, GRIN2A, GRIN2B, etc.). Ces gènes jouent un rôle crucial dans le fonctionnement des récepteurs NMDA, qui sont des protéines essentielles à la communication entre les cellules nerveuses du cerveau. Les mutations dans ces gènes peuvent perturber cette communication, entraînant des problèmes de développement et de fonctionnement du cerveau. Les personnes atteintes de pathologies GRIN peuvent présenter une variété de symptômes, tels que des retards de développement, des difficultés d'apprentissage, des problèmes moteurs, des crises d'épilepsie, et parfois des traits associés à l'autisme.

Procédures

Afin d’étudier le rôle de l’organisation des récepteurs NMDA dans le développement, nous mettrons en œuvre des approches chirurgicales pour injecter des préparations d'ADN modifiées dans les embryons (durée 30min) d'une femelle gestante permettant de visualiser les neurones et manipuler l’expression ou l’organisation des neurones corticaux afin de permettre une étude anatomique du développement cérébrale. Nous pourrons également caractériser l’impact de l’expression des sous unités du récepteur NMDA possédant une mutation identifiée chez un patient présentant un syndrome de type autistique sur le développement neuronal. Sur un nombre limité de souriceau, nous injecterons une molécule par voie intraperitonéale (durée 5min) pour induire des outils précedement electroporés. Pour cette étude, des souris gestantes et des souriceaux issus de ces souris gestantes mâles et femelles seront nécessaires. Nous analyserons les progénitures mâles et femelles en même temps pour exclure des effets sexes spécifiques.

Impact sur les animaux

Les nuisances majeures que peuvent subir les souris sont liés principalement à la chirurgie de la femelle gestante et pour les souris une douleur correspondant à une injection intrapéritonéale, via une seringue.

Devenir

A l'issu de la procédure les animaux sont mise à mort pour réaliser une analyse des cerveaux.

Remplacement

La validation des outils utilisé pour l'expérimentation in vivo sera réalisé in vitro soit sur des cellules hétérogogues et des neurones en culture, ce qui nous permet de remplacer un nombre important d'animaux juste qui aurait dû être utilisé pour valider nos outils. Toutefois les modèles animaux sont essentiels pour comprendre le développement car ils permettent de reproduire de manière plus fidèle et complète les processus biologiques complexes qui se déroulent dans un organisme vivant. Contrairement aux modèles cellulaires, les modèles animaux permettent l'étude des interactions dynamiques entre différents systèmes et organes au sein d'un environnement biologique entier. Grâce aux modèles animaux, il est possible de suivre l'évolution des cellules dans un contexte global, d'étudier des fonctions physiologiques complexes, et de comprendre comment des gènes spécifiques influencent le développement global d'un organisme. Les modèles cellulaires, bien que très utiles pour des études ciblées et mécanistiques, présentent des limitations importantes. Ils ne peuvent pas reproduire la complexité d'un organisme entier, notamment en ce qui concerne les interactions multicellulaires. Les cellules cultivées en laboratoire peuvent se comporter différemment de celles dans un organisme vivant, ce qui peut limiter la transposabilité des résultats. De plus, les modèles cellulaires ne permettent pas de simuler le développement complet d'un organisme, rendant difficile l'étude des processus qui nécessitent l'intégration de multiples signaux provenant de différents tissus et systèmes.

Réduction

L'utilisation de neurones en culture nous permet de faire un pre-screening des mutations GRIN. En l'absence de conséquences fonctionnelles sur nos tests in vitro, nous ne procèderons pas à des tests in vivo. Les femelles gestantes seront fournis par Janvier. Si cela représente une surcharge financière, cela a l'avantage d'éviter d'avoir un pool de mâles et de femelles dédiés à la reproduction et d'éviter également de produire des souris surnuméraires. L'exportation de cette compétence à l'avantage de laisser à notre fournisseur Janvier d'optimiser cette production à l'échelle de plusieurs clients. La force de notre hypothèse, les expériences pilotes précédentes ainsi que la qualité de nos procédures basées sur des années d'expérience, nous permettront de réduire significativement le nombre d'animaux utilisés. Le nombre d'animaux a été calculé par l'estimation de la variance observée avec ce type de donnée permettant d'atteindre une signification statistique. Nous utiliserons des tests statistiques appariés (t-test apparié pour des données paramétriques ou le test de Wilcoxon pour des données non parametrique).

Raffinement

A chaque étape du projet, le bien-être de nos animaux sera au cœur de nos préoccupations. Les souris gestantes en provenance de chez notre fournisseur seront acclimatés au moins 24h avant la chirurgie. Les femelles gestantes issues de chez Janvier ainsi que les animaux qui naitront, vivront dans notre animalerie de haut statut sanitaire, hébergés en cages collectives sur racks ventilés, garnies de litières leur permettant de reproduire un comportement naturel de fouissage et d’un enrichissement constitué d'un nid végétal et de tubes de cartons, pour leur permettre de construire des nids, de jouer, de ronger. Leur soin est confié à des personnels qualifiés et experts. Ils surveillent quotidiennement l’ensemble des animaux et de façon plus poussée et spécifique pendant les phases de récupération qui suit les procédures invasives (chirurgie). Nous utilisons des anesthésiques et analgésiques adaptés aux procédures de chirurgie. L’expérimentateur a une forte expérience pour toutes les procédures proposées. Des points limites suffisamment précoces sont définis pour éviter des souffrances aux animaux avec la mise en place de mesures pour les soulager comme une réhydratation, le réchauffement, une nourriture adaptée. Les bébés resteront avec leurs mères pendant toute la phase expérimentale. Les solutions injectées chez les bébés seront maintenus à 37°C et la procédure d'injection sera la plus courte possible pour réduire l'éloignement de la mère.

Choix des espèces

La distribution cellulaire et la maturation du cerveau est similaire entre la souris et l'homme. De plus, les mécanismes qui contrôlent le développement cérébrale ont été largement étudiés chez la souris, ce qui permet de pouvoir comparer nos résultats à ceux déjà publiés dans la littérature scientifique et d'utiliser les résultats que nous avons d'ores et déjà obtenu lors de la caractérisation de ce modèle. Nous travaillerons donc sur plusieurs stades de développement : au stade embryonnaire, mais aussi le jour de la naissance et 7, 14 et 21 jours après la naissance.

90 souris immunodéprimées vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une greffe sous-cutanée de cellules tumorales de prostate humaine, passent au scanner puis sous radiothérapie FLASH sous anesthésie gazeuse, et sont suivies deux semaines pendant la croissance de la tumeur, avec des injections intrapéritonéales et rétro-orbitaires avant la mise à mort. Le but est de mesurer la réponse des vaisseaux tumoraux et l'oxygénation du tissu, données recueillies post mortem. Le porteur justifie l'espèce en indiquant que la souris est "le plus petit animal répertorié" sur lequel la radiothérapie FLASH fonctionne tout en autorisant une greffe tumorale suivie deux semaines.

Objectifs

La radiothérapie est un traitement contre le cancer utilisé chez plus de la moitié des patients. Une méthode récente ultra-rapide, dite "FLASH", a montré une toxicité inférieure sur les tissus sains tout en maintenant la même efficacité anti-tumorale dans différents modèles animaux. Le niveau d'oxygénation tissulaire semble être un paramètre qui influe sur le ratio bénéfice/risque de cette radiothérapie. De nombreuses études attestent du rôle de l'O2 dans les tissus sains mais aucune ne s'est intéressée aux tissus tumoraux dans ce contexte. Pourtant, le niveau d'O2 tumoral est un facteur qui est bien connu pour jouer sur l'efficacité anti-tumorale de la radiothérapie. En effet, lors de la radiothérapie conventionnelle, l'oxygénation tumorale augmente dans les premières semaines de traitement. L'oxygène présent facilite des réactions physicochimiques qui augmentent la destruction des cellules tumorales. Le projet a donc pour but d'étudier la réponse des vaisseaux sanguins tumoraux à la radiothérapie FLASH, et la conséquence en termes d'oxygénation du tissu tumoral. Le nombre de vaisseaux, la fraction d'aire hypoxique (sans oxygène) et le pourcentage de vaisseaux perfusés seront déterminés post-mortem. La taille des tumeurs sera également suivie. Cette connaissance est essentielle pour appréhender la réponse clinique globale et envisager les étapes ultérieures d'application de la méthode FLASH chez l'homme. Pour des raisons techniques, le projet se déroulera dans deux établissements.

Bénéfices attendus

La réoxygénation du tissu tumoral entre plusieurs séances de radiothérapie constitue l'un des piliers théoriques des procotoles cliniques actuels de radiothérapie. Il est en effet très important d'augmenter l'oxygénation de la tumeur, habituellement défectueuse, car la quantité d'oxygène dicte une grande partie des effets physico-chimiques de la radiothérapie et donc son efficacité. Il est donc crucial d'établir si les vaisseaux sanguins tumoraux répondent à la radiothérapie FLASH de la même manière qu'à la radiothérapie conventionnelle. Les données sur la réponse des vaisseaux ainsi que l'oxygénation tumorale permettront d'établir la pertinence des protocoles cliniques fractionnés actuels, ou dans le cas inverse de proposer de nouveaux protocoles de traitement. Les données permettront d'évaluer la performance globale de la radiothérapie FLASH sur la tumeur. Elles pourront permettre également d'envisager des combinaisons thérapeutiques avec des chimiothérapies anti-angiogéniques ou immuno-modulatrices. Enfin, elles apporteront des connaissances fondamentales sur les cellules du microenvironnement vasculaire, utiles à la communauté scientifique de la radiothérapie FLASH.

Procédures

Les animaux seront soumis à 4 procédures: 1- injection (seringue insuline) sous-cutanée de cellules tumorales sous anesthésie gazeuse (2 min) 2- imagerie scanner CT-scan sous anesthésie gazeuse (15 min max) 3- radiothérapie sous anesthésie gazeuse (15 min) 4- suivi tumoral pendant 2 semaines puis injections ip et rétroorbitale (2 min) sous anesthésie gazeuse avant sacrifice endormi. Les actes 1-2-4 se déroulent dans l'Etablisssement 1. L'acte 3 dans l'établissement 2.

Impact sur les animaux

Lors des phases de transport et d'acclimatation, de préhension, contention ou anesthésie, il est attendu d'observer des périodes de stress léger chez les animaux. La greffe tumorale sous-cutanée produira une douleur légère et passagère (quelques minutes). La radiothérapie est imperceptible et ne peut en soi causer de souffrance. Seuls les actes associés (manipulations) sont décelables. La croissance tumorale, en particulier lors des deux dernières semaines, peut engendrer une détresse telle que: atteinte de la mobilité, fatigue. Ces signes sont cependant facilement détectables en amont et interviennent peu dans ce modèle. De plus, le modèle n'est pas métastatique et n'engendre pas d'autre risque.

Devenir

Les animaux suivent tous les même parcours: greffe tumorale, imagerie, radiothérapie, suivi. Tous les animaux seront euthanasiés en fin d'expérimentation, le but étant de prélever les tissus tumoraux pour analyse.

Remplacement

Les premières phases du projet scientifique global se sont déroulées sur des cellules, notamment endothéliales, constituants des vaisseaux sanguins. Tout ce qui a pu être étudié sans expérimentation animale a été fait. Néanmoins l'oxygénation tissulaire ne peut être étudié que dans un tissu perfusé et régulé physiologiquement.

Réduction

La stratégie en trois expériences indépendantes successives permettra de n'utiliser que la quantité d'animaux nécessaire à l'atteinte de la significativité statistique en fonction de la taille d'effet réellement observé: dès la significativité atteinte, les lots d'animaux suivants seront annulés.

Raffinement

Pour le bien-être des animaux, la socialisation et l'environnement seront optimisés: groupes de 5 invariables, maintient des cages et litières penant les transports, cycle jour-nuit adapté, eau-alimentation à volonté et sans changement de régime entre les établissements, frisottis en quantité pour nidification. Les dômes seront exclus car ils ont tendance à créer des comportements de domination chez la souris nude mâle. Une habituation à la manipulation et en creux de main sera réalisée progressivement. Pour éviter le stress, l'injection tumorale sous-cutanée, l'imagerie et l'irradiation seront réalisées sous anesthésie générale. Une stabulation sur tapis chauffant permettra à l'animal un réveil plus rapide et une meilleure stabilité physiologique pendant les procédures. Enfin, les animaux seront observés périodiquement selon un barème décisionnel qui évaluera le stress et la douleur, avec des critères d'arrêt d'expérimentation.

Choix des espèces

La souris est le modèle le plus décrit en tumorigenèse. Les phénotypes des lignées et leurs particularités génétiques sont répertoriés ("mouse phenome database"). Le génome de la souris (différentes souches), entièrement séquencé, et sa physiologie sont similaires à l'homme: 23 000 gènes codants contre 30 000 chez l'homme, avec une bonne conservation des gènes et des fonctions. La souris tolère l'homozygotie, ce qui permet de travailler sur des lignées et d'obtenir des résultats scientifiques très reproductibles. Le modèle immunodéprimé utilisé ici permet la greffe de cellules tumorales humaines. Plus précisément pour ce projet, la souris représente le plus petit animal répertorié sur lequel la radiothérapie FLASH fonctionne et permettant la greffe tumorale avec un suivi suffisamment long (2 semaines post-radiothérapie). L'efficacité du faisceau de particules particulier que nous utilisons a été montrée chez la souris préalablement, ce qui rend ce modèle fiable. Le cancer de prostate est un cancer de l'adulte et les animaux utilisés seront donc adultes (>8 semaines).

Avant toute étude sur des rats paraplégiques, 68 rats et rates sains vont être utilisés pour mettre au point les procédures, dans des conditions impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue. Vingt-quatre rates sont ovariectomisées et recevront une stimulation hormonale hebdomadaire pendant six mois au plus, pour servir de partenaires d'accouplement. Douze rats reçoivent un capteur de pression implanté dans le corps caverneux et douze autres dans les vésicules séminales, dix sont maintenus une heure en contention pour l'analyse du réflexe de dorsiflexion du pénis, dix reçoivent des électrodes dans le muscle bulbospongieux avant une heure de stimulation sensorielle du pénis sous anesthésie. Le porteur affirme que l'étude de la fonction sexuelle "nécessite un organisme entier" et qu'aucune modélisation ne permettrait de cribler les molécules visées.

Objectifs

Les lésions de la moelle épinière (LME) sont un problème de santé important, avec une incidence annuelle de 15 à 52.5 cas par million, touchant des individus jeunes et en bonne santé. Ces lésions provoquent des déficits sensoriels et moteurs (paralysie) bien connus, mais également une dysfonction du système autonome. Ces dysfonctions autonomes sont, entre autres, des dysfonctions cardio-vasculaires, génito-urinaires, gastro-intestinales… et altèrent considérablement la qualité de vie ainsi que l’espérance de vie du patient. Des études de qualité de vie ont montré que pour la majorité des paraplégiques, la récupération de la fonction sexuelle augmenterait drastiquement leur qualité de vie. Chez les rats avec une lésion haute, l’administration chronique d’un traitement sérotoninergique favorise la récupération fonctionnelle. Outre ce rôle démontré dans le contrôle moteur, la sérotonine joue également un rôle ubiquitaire dans le système cardiovasculaire, puisqu’elle module entre autres, le tonus des vaisseaux sanguins, qui est un mécanisme important dans la fonction sexuelle. De plus, il a été montré que des fibres sérotoninergiques innervent des motoneurones responsables de l’érection. Pour ces raisons, nous souhaitons développer un protocole expérimental basé sur l’utilisation de ces molécules chez des animaux sains (non-lésés) pour mieux comprendre les mécanismes de la fonction sexuelle et mettre en place une étude chez les rats paraplégiques.

Bénéfices attendus

Les lésions de la moelle épinière présentent une incidence dramatique sur tous les aspects de la vie quotidienne individuelle. Les études de qualité de vie montrent que la restauration de la fonction sexuelle chez les paraplégiques et les tétraplégiques améliorerait considérablement leur qualité de vie. Par ce projet, nous espérons en savoir plus sur les mécanismes spinaux de la fonction sexuelle, de manière à trouver un traitement compatible avec leurs déficits.

Procédures

12 animaux seront implantés avec un capteur de pression télémétrique dans le corps caverneux (temps de chirurgie : 30 minutes), et 12 seront implantés dans les vésicules séminales (temps de chirurgie : 30 minutes). Ces animaux seront isolés pendant 10 jours pour qu’ils soient sexuellement matures et seront mis en présence de femelles ovariectomisées pour enregistrer les pressions intra-caverneuse et intra-séminale pendant l’accouplement. Ces animaux serviront également à faire un criblage neuropharmacologique. Ces procédures auront une durée maximale de 6 mois. 10 animaux devront être en contention pour analyser leur réflexe de dorsiflexion du pénis (temps de manipulation : 1 heure). Cette procédure aura une durée maximale de 3 mois. 10 animaux subiront une procédure chirurgicale : l''implantation d'électrodes dans le muscle bulbospongieux (30 minutes). Après récupération, ils seront sous anesthésie pour réaliser la stimulation sensorielle du pénis (1 heure). Cette procédure a une durée de 6 mois. 24 rates seront ovariectomisées (procédure chirurgicale), elles seront également sous stimulation hormonale pour faciliter l'accouplement programmé, à raison d'une fois par semaine pendant maximum 6 mois.

Impact sur les animaux

Les procédures chirurgicales (implantations de capteur et d'electrodes, ovariectomies) peuvent conduire à de légères douleurs, normalement soulagées par des analgésiques. Les procédures nécessitant une anesthésie peuvent avoir des effets indésirables pour l'animal, mais nous prettons une attention particulière au raffinement de nos pratiques pour les limiter: tapis chauffant rétrocontrôlé à 37°C, utilisation de l'isoflurane qui est facile à contrôler en cas de sous ou sur anesthésie, hydratation de l'animal, analgésie. L'infection au niveau du site d'implantation ou au niveau de la suture est possible, mais encore une fois, le raffinement de nos pratiques chirurgicales permet de limiter fortement voire même supprimer le risque d'infection (travail en conditions stériles). L'isolement des animaux peut induire un stress chez les rats, mais le design de notre procédure est tel que la période d'isolement est trop courte pour induire un stress trop important. Les diverses injections peuvent induire un léger stress transitoire, mais les composés injectés ne sont en aucun cas délétères pour l'animal. La stimulation hormonale en elle même n'induit aucun stress physiologique car les femelles étant ovariectomisées, nous ne faisons que restaurer les niveaux d'hormones produites normalement par les ovaires. Enfin, la contention des animaux peut également engendrer un stress chez l'animal, mais le protocole que nous prévoyons met en place une phase d'habituation en douceur et avec récompense jusqu'à ce que l'animal ne soit plus stressé par l'expérience.

Devenir

Il est important de tirer un maximum d'information in vivo mais aussi ex-vivo afin de limiter l'utilisation des animaux. Ainsi, les animaux seront mis à mort à l'issue de chaque procédure, exceptée la procédure 5 où les animaux seront basculés en procédures 2 et 3 puis euthanaisés. Effectivement, nous récupérerons certains tissus afin de réaliser des analyses post-mortem.

Remplacement

La fonction sexuelle est possible grâce à l’interaction de multiples systèmes : systèmes hormonal, sensoriel, autonome et moteur. L’étude de cette fonction nécessite donc un organisme entier. De plus, Il n’existe pas de modélisation de ce système qui permettrait de prédire les effets des molécules que nous souhaitons passer au crible dans ce projet. S’agissant d’un nouveau projet, nous avons besoin d’apprendre à réaliser les procédures chirurgicales. C’est pour cela que nous avons fait des mises au point méthodologiques sur des cadavres de rats sortant d’expérimentation d’autres équipes, afin de maîtriser au mieux les méthodes avant de passer sur animal vivant. Le système nerveux central est complexe avec beaucoup de types ou sous-types de récepteurs différents qui se retrouvent à plusieurs niveaux tant centraux que périphérique : le groupe neuronal dont le neuromédiateur est la sérotonine, auquel nous nous intéressons particulièrement comporte une quinzaine de types ou sous-types de récepteurs différents. Il n'existe pas de modèle de modélisation de ce système qui permettrait de prédire les effets des molécules que nous souhaitons passer au crible dans ce projet.

Réduction

Notre équipe travaillant déjà sur la lésion de la moelle épinière depuis 5 ans, nous avons des retours d’expérience pour la détermination du nombres d'animaux dont nous avons besoin (afin de ne pas avoir trop, ni trop peu d’individus). Afin de réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés dans cette DAP, plusieurs étapes de cette pré-étude seront faites sur les mêmes animaux. Enfin, Grâce à la télémétrie les injections pourront être faites sur le même lot d'animaux.

Raffinement

Les premières chirurgies seront faites en présence du vétérinaire pour limiter les erreurs pouvant engendrer des douleurs. De plus, nous avons prévu une analgésie multi-modale pré-opératoire et post-opératoire afin de prévenir d’éventuelles douleurs. Les animaux seront surveillés quotidiennement. Nous avons défini une grille de score avec un arbre décisionnel tenant compte de points limites adaptés et de critères d’arrêt de souffrance. Des soins seront apportés en cas de signes de mal être ou douleur et nous prendrons contact avec le vétérinaire dès le lendemain ou le jour même suivant le problème rencontré. En cas de point limite, les animaux seront euthanasiés. Tant que possible le caractère grégaire du rat sera préservé (hébergement par 2 – femelle/femelle ou mâle/femelle ovariectomisée). Nous devrons cependant isoler les mâles arrivant sur site pendant 10 jours pour qu'ils soient sexuellement matures, ensuite pour chaque semaine lors de la procédure, ils seront hébergés tel que : avec une femelle ovariectomisée pendant 4 jours puis re-isolés pendant 3 jours. L’environnement des animaux sera enrichi avec des tunnels et des matériels de nidification, ils seront tous hébergés dans la même pièce et pourront se voir et se sentir. Pour la contention des animaux, une phase d’habituation quotidienne avec récompense sera mise en place 7 jours avant le début de l’expérimentation.

Choix des espèces

Le rongeur est un modèle facile à héberger, dont la reproduction est rapide et dont la physiologie reste malgré ses différences, proches de celle de l’humain. Le rat est particulièrement compatible avec notre projet car sa taille supérieure à celle de la souris permet de faciliter les chirurgies comme la pose d’implant, l’injection de virus et les SCI, que nous réaliserons plus tard dans notre étude. De plus, il existe de nombreux points communs entre le rat et l’humain quant à la réparation cellulaire de la moelle épinière. Nous utiliserons des animaux adultes car ils doivent être sexuellement actifs (6 à 8 semaines au début des expérimentations)

Poids, comportement et aspect du poil servent de points limites déclenchant la mise à mort anticipée. 12 812 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, réparties sur cinq établissements. Chaque animal peut recevoir un implant d'œstrogène posé sous anesthésie, une injection sous-cutanée de cellules tumorales humaines, huit prélèvements sanguins, cinq gavages au tamoxifène, des injections intrapéritonéales deux fois par semaine et des gavages quotidiens pendant jusqu'à trente semaines, plus une ligature vasculaire. Les souris des procédures expérimentales sont tuées pour exploration anatomique et histologique, celles de l'élevage restant en vie pour la reproduction, à l'exception des mâles immunodéficients.

Objectifs

Les syndromes d’hypercroissance sont causés par des mutations génétiques affectant uniquement certains tissus. Notre objectif est de développer des modèles précliniques porteurs de mutations de ces genes dans différents tissus afin de comprendre la physiopathologie des anomalies et d’identifier de nouveaux traitements permettant de prévenir l’apparition des symptômes ou de freiner la pathologie. Le projet se déroule sur 5 sites différents.

Bénéfices attendus

Ce projet nous conduira à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires conduisant aux syndromes hypertrophiques et à l'identification potentielle de nouveaux traitements

Procédures

Les interventions subies par les animaux seront : 1) Une chirurgie de 10 min sous anesthésie gazeuse pour l’insertion des implants d’œstrogène (EU1 et EU2) 2) Une injection en sous cutané de cellules tumorales humaines sous anesthésie gazeuse (EU1 et EU2). 3) Des prélèvements sanguins (n= 8 par souris) à la queue sous anesthésie gazeuse (EU1 et EU2) 4) Des inductions par gavages au tamoxifène (moins d’une minute) sur 5 jours pour induire les phénotypes d’hypercroissance (EU1 et EU2) 5) Des observations des tumeurs et des imageries in vivo sous anesthésie gazeuse durant maximum 30 min (EU3, EU4, EU5) 6) Des traitements en injections bihebdomadaires intra péritonéal (moins d’une minute) de traitements (30 semaines) (EU1 et EU2) 7) Des gavages quotidiens de traitements (moins d’une minute) pour une durée maximale de 30 semaines (EU1 et EU2) 8)Une chirurgie de 10 min sous anesthésie gazeuse pour ligature vasculaire (EU1 et EU2) 9) Biopsie de la queue à jour 6 de vie pour génotypage (3 secondes) (EU1 et EU2)

Impact sur les animaux

Les souris recevront par voie sous cutanée (flancs gauche et droit) deux injections mais toutes n’auront pas de développement de tumeurs. S’il y a prise de greffe, et formation de tumeurs sous cutanées, les effets de la tumeur peuvent être indésirables et générer certaines contraintes : douleurs à partir d’un certain volume, difficultés à s’alimenter et à s’abreuver, tension au niveau de la peau, démangeaisons et irritations. L’insertion de l’implant et la mise en place d’un point de suture peut également provoquer une gêne avec des démangeaisons et une légère tension au niveau de la plaie suite à la cicatrisation. Une hypothermie, une déshydratation et un asséchement des yeux peut également survenir suite à l’anesthésie. Les séances d’imageries et les prélèvements sanguins répétés sont un stress. L’administration par gavage comporte un risque de perforation de l’œsophage ainsi qu’un risque d’arrivée de la solution dans les poumons, entrainant des signes de détresse respiratoire. Les injections péritonéales répétées peuvent induire une irritation et/ou une douleur au niveau de la zone d’injection. Les ligatures vasculaires peuvent engendrer des infections localisées, des saignements et des douleurs. Le transport d'un centre à un autre pour les imageries in vivo peut induire un stress pour les animaux. Au cours des biopsies à jour 6 pour génotypage, une douleur localisée de très courte durée peut survenir.

Devenir

Les animaux de la procédure d’élevage seront maintenus en vie pour accouplement et maintien des lignées sauf pour les males immunodéficients. Les animaux des procédures d’expérimentation seront mis à mort pour exploration anatomique et histologique.

Remplacement

Il n'existe pas de modèle in vitro qui permette d'étudier les caractéristiques des syndromes de surcroissance. Au cours de ces syndromes, les cellules nécessitent un environnement complexe avec de multiples interactions et facteurs de croissances qu’il est actuellement impossible de récréer in vitro. La souris est le seul mammifère pour lequel la protéine impliquée ici a été mutée.

Réduction

Nous utiliserons un nombre d'animaux nécessaire pour avoir la puissance statistique. Celle-ci été défini en utilisant un logiciel de statistique. Le nombre de souris par groupe a ensuite été calculé afin de pouvoir mettre en évidence un effet statistique significatif. Tout au long du projet pour minimiser le nombre d'animaux utilisés et conformément aux objectifs scientifiques, nous réutiliserons les différents tissus.

Raffinement

Nous éviterons toute souffrance inutile des animaux en les surveillant régulièrement. Le gavage sera effectué par un technicien expérimenté. Le volume des injections sera réduit au minimum possible. La chirurgie sera réalisée sous anesthésie et analgésie adaptées, avec une surveillance accrue post-opératoire. L’ensemble des prélèvements et des imageries sera réalisé sous anesthésie gazeuse. Enfin, des points- limites précis ont été établis (poids, comportement, aspect du poil), entrainant la mise à mort anticipée de l’animal si nécessaire.Le transport entre sites est assuré par un prestataire agréé. Les animaux ont accès à l’eau et l’alimentation pendant toute la durée du trajet. Les cages sont ventilées et enrichies avec du coton.

Choix des espèces

La souris est préférée comme espèce car elle présente l’avantage de facilité d’élevage et de reproduction. Elle permet l’étude d’animaux génétiquement modifiés particulièrement informatifs pour la compréhension des mécanismes physiopathologiques. Par ailleurs, de nombreux outils d’analyses ont été développés et bien caractérisés dans cette espèce animale (notamment les anticorps pour la mise en évidence de protéines par western blot, par immunohistochimie, et pour des dosages immunoenzymatiques...). Souris âgées de 6 semaines pour l'induction au tamoxifène car il est nécessaire que l'organogénèse soit terminée. Ces souris seront ensuite suivies à l'âge adulte.

Une étude réglementaire de toxicologie, précédée d'une étude pilote qui sert aussi à former les chirurgiens, doit ouvrir la voie aux essais cliniques d'un produit de thérapie tissulaire d'origine humaine contre la maladie de Parkinson. 150 rats Nude immunodéprimés, 20 pour le pilote et 130 pour l'étude principale, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, et tous seront tués à la fin, ceux de l'étude principale pour l'examen de leurs organes exigé par la réglementation. Après un jeûne la veille, chaque rat reçoit sous anesthésie une injection dans le cerveau, un acte d'environ deux heures trente, et peut présenter ensuite désorientation, perte d'équilibre, hypothermie, douleur, tremblements ou convulsions. Des tests neurocomportementaux, que le texte ne détaille pas, ont lieu avant l'injection puis quatre et vingt-quatre heures après, et le liquide céphalo-rachidien est prélevé sous anesthésie, sans réveil, avant la mise à mort. Le porteur juge "nécessaire" l'immunodéficience partielle des rats pour réduire le risque de rejet du produit d'origine humaine.

Objectifs

Le premier objectif de ce projet est la validation du modèle d’administration intracérébrale chez le rat immunodéprimés (étude pilote), incluant la formation des chirurgiens. Une fois le modèle validé, le second objectif de ce projet est la réalisation d’une étude réglementaire de toxicologie générale (étude principale) chez le rat immunodéprimés. Cette étude consiste en l’administration unique du produit à tester (futur médicament) suivie d’observations régulières des animaux, pesées corporelle, évaluation des effets sur les paramètres sanguins et analyse macroscopique ou histopathologique, évaluation de la toxicocinétique et pharmacodynamique du produit. Cette étude permettra d’accéder aux essais cliniques afin de confirmer la sécurité et l’efficacité du produit chez l’Homme avant sa mise sur le marché ou d’obtenir l’autorisation de mise sur le marché

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus sont : - la détermination de la tolérance d'un produit de thérapie tissulaire chez l'animal - l'obtention de l'autorisation d'essai clinique et la réalisation d'essai clinique chez l'homme avec le maximum de sécurité pour les personnes incluses - à long terme la mise sur le marché d'une thérapie innovante permettant de traiter les patients atteints de Parkinson

Procédures

Chaque animal aura une procédure d’injection intracérébrale unique, réalisée sous anesthésie générale volatile avec surveillance anesthésique et une antalgie suffisante (durée environ 2h30). Des tests neurocomportementaux sont réalisés (durant le prétest et +4h et 24h postadministration ; durée approximative : 5 à 7 min). Un prélèvement de liquide céphalo-rachidien (LCR) et de sang seront réalisés en fin de procédure (avant mise à mort), sur animaux anesthésiés (sans réveil) (durée quelques minutes).

Impact sur les animaux

Les procédures d’administration intracérébrale sont réalisés sous anesthésie, après mise à jeun la veille. Lors du réveil anesthésique, une désorientation/perte d’équilibre, perte de certains reflexes neurologiques ainsi qu’une hypothermie, une douleur post-injection et baisse d’activité (en raison de la durée de la chirurgie) peuvent être observées temporairement. Des évènements anesthésiques liés à l’anesthésie volatile peuvent survenir. Des signes locaux (oedème, ...) au niveau des sites d’administrations peuvent être observés. Des symptômes neurologiques (tremblement, convulsion,…) peuvent être observés à la suite de la procédure d’administration intracérébrale. Les nuisances pour les animaux peuvent être les suivantes (tous les animaux n’ont pas toutes les nuisances) : - Stress, inconfort ou douleur brève, n’excédant pas quelques minutes, lors de prélèvement de sang. - Anesthésie de quelques minutes et réveil d’anesthésie (incoordination) lors des prélèvements de sang réalisés sous anesthésie - Stress lors de changement d’environnement lors d’évaluation neurocomportementale : durée du test en lui-même généralement quelques minutes. - Effets toxicologiques ou pharmacologiques légers à modérés dus à l’administration du candidat médicament à tester (perte de poids, léthargie, excitation, baisse en consommation de nourriture, tremblements, irritation ou inflammation locale au site d’administration…). Des points limites précoces adaptés sont mis en place afin d’éviter une prolongation inutile des effets observés. En cas d’atteinte de ces points limites, des mesures sont rapidement prises pour limiter la souffrance (mise en place d’un traitement analgésique, diminution de la dose testée, suspension de la procédure ou euthanasie).

Devenir

Les animaux de l'étude pilote seront mis à mort en fin d’expérimentation afin de valider la procédure d’administration. Les animaux de l'étude principale seront euthanasiés en fin d’expérimentation en vue d’examens et de prélèvements d’organes ou tissus (examens macroscopiques et microscopiques) tels que requis par la réglementation pour la détermination des organes cibles.

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 thérapies innovantes, telles que la thérapie tissulaire. Il n’existe pas non plus d’alternative non animale pour valider que la technique d’administration intracérébrale aboutit à une exposition de l’animal au candidat médicament et que celle-ci est bien tolérée (analyse histopathologique). Dans ces études, un relevé des signes cliniques et des paramètres sanguins des animaux est requis, ainsi qu’une évaluation macroscopique et microscopique des organes il est donc nécessaire d’avoir accès à l’animal dans son entièreté, pour évaluer l’ensemble des paramètres demandés par les guidelines.

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. Afin de réduire ce nombre au minimum, les techniciens ont été préalablement formés en ex-vivo. Le nombre d’animaux dans ce projet est basé sur les guidelines et est le minimum pour pouvoir interpréter et conclure sur l’évaluation histopathologique et l’analyse de biodistribution. Au total, 150 animaux seront utilisés dans ce projet : 20 animaux pour l’étude pilote, 130 animaux pour l’étude principale. L’étude pilote, sur un nombre limité d’animaux, va permettre de mettre au point et valider la technique d’administration intracérébrale et avant le démarrage de l’étude principale, qui a pour but de déterminer la toxicité d’un candidat médicament sur un nombre plus important d’animaux

Raffinement

Les animaux auront une période d’acclimatation aux conditions environnementales avant le début des procédures. Les rats seront hébergés en groupes sociaux sauf incompatibilité comportementale, dans des portoirs ventilés avec filtration de l'air, dans des cages sur fond plastique et sur de la litière de cellulose avec un enrichissement adapté (papier kraft, tunnel, …). La procédure d’administration intracérébrale sera réalisée sous anesthésie générale volatile avec surveillance anesthésique. Une analgésie préventive sera mise en place avant et après administration du produit de l’élément d’essai 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 intracérébrale, une évaluation neurocomportementale sera réalisée durant le pretest et après adminisration. De plus, les animaux ont accès a une eau de boisson filtrées et le matériel qui rentre dans l'animalerie est désinfecté. Les animaux sont observés au moins 1 fois par jour (incluant le week end) afin de permettre la détection rapide de signes cliniques et d’agir au plus vite pour limiter toute souffrance ou douleur inutile et sont évalués par le vétérinaire en cas d'anomalies. Des anti-inflammatoires / antibioiques seront prescrits en cas de signes d'infection locale et/ ou d'hyperthermie sans atteinte neurologique. L'euthanasie sera réalisée si les signes cliniques suivants sont observés : • convulsions ne rétrocédant pas spontanément ou à l'administration d'anti-convulsivants ou convulsions répétées 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 • atteinte importante du niveau de conscience et vigilance de l’animal • stéréotypie • hyperthermie supérieure à 40°C ne répondant pas au traitement• signes de détresse et/ou douleur

Choix des espèces

Le rat répond aux exigences réglementaires pour la réalisation d'études précliniques. Dans le cadre de ce projet des rats immunodéprimés (rat Nude RNU) seront utilisés afin de permettre l’évaluation toxicologique d’un produit de thérapie tissulaire. Une immunodéficience partielle des animaux est nécessaire afin de réduire le risque de rejet en raison de l’origine humaine du produit de thérapie tissulaire. L’ensemble du projet se fera sur jeunes adultes/adultes afin de mimer les futures conditions d’utilisation clinique.

Nourries pendant 6 à 12 mois de régimes enrichis en gras et en sucre, les souris de ce projet doivent développer une stéatose ou une stéatohépatite, et des tumeurs du foie sont attendues. 3168 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour des prélèvements post-mortem. Une partie reçoit sous anesthésie une injection intraveineuse qui fait exprimer un gène, une autre passe une échographie du foie sous anesthésie tous les quinze jours, 8 à 12 fois en moyenne, une autre encore subit une chirurgie terminale, et le porteur annonce une prise de poids importante qui peut modifier leur mobilité et leur comportement. L'injection est intraveineuse selon la liste des procédures, sous-cutanée selon celle des effets attendus, qui évoque l'aiguille passant "au travers de la peau et du péritoine".

Objectifs

Chaque année, plus de 900 000 personnes sont diagnostiquées avec un cancer du foie et environ 800 000 personnes succombent à la maladie, ce qui en fait la troisième cause de décès par cancer dans le monde. En raison de l’épidémie mondiale de diabète et d’obésité, l’incidence de ce cancer ne cesse d’augmenter et malheureusement les options thérapeutiques restent limitées. Ce projet de recherche vise à définir le rôle d’acteurs clés dans le contrôle de l’intégrité génomique mais également du microenvironnement immunitaire hépatique lors du développement de maladies métaboliques telles que la stéatose et la stéatohépatite, qui peuvent conduire au cancer du foie ou carcinome hépatocellulaire.

Bénéfices attendus

Les stratégies thérapeutiques mises en jeu dans la lutte contre le cancer du foie sont à l’heure actuelle très limitées et souffrent d’un manque de compréhension (1) des mécanismes cellulaires et moléculaires mis en jeu dans le contrôle du potentiel prolifératif des hépatocytes (cellules majoritaires du foie) et (2) du rôle du microenvironnement immunitaire, lors du développement de ce cancer, notamment dans un contexte de perturbations métaboliques. Les résultats de ce projet devraient nous permettre de mieux caractériser le rôle de ces différents mécanismes et acteurs dans la maladie, de développer de nouveaux outils diagnosticet pronostic dans la prise en charge du cancer du foie et conduire également dans un futur proche à l’émergence de nouvelles pistes thérapeutiques.

Procédures

Une partie des animaux recevra une injection intraveineuse unique sous anesthésie générale permettant l’expression d’un gène d’intérêt (1 fois, 5 minutes/animal). Tous les animaux seront soumis à différents régimes alimentaires modifiés (enrichi en gras, sucre, etc.) permettant de reproduire la pathologie étudiée pour une durée de 6 à 12 mois selon les régimes. Une partie de ces animaux sera suivie par échographie hépatique sous anesthésie générale pendant 10 minutes tous les 15 jours (8 à 12 échographies en moyenne par souris). Une autre partie de ces animaux sera impliquée dans une chirurgie terminale sous anesthésie et analgésie (15 minutes par animal). L’ensemble des animaux seront euthanasiés par une méthode réglementaire.

Impact sur les animaux

Dans le cadre de ce projet nous procéderons à une injection sous-cutané et un certain inconfort ou stress, limité dans le temps (passage de l’aiguille au travers de la peau et du péritoine) pourra être ressenti par les animaux. Par ailleurs, du fait des différents régimes alimentaires auxquels seront soumis les animaux, une prise de poids importante est attendue, pouvant modifier la mobilité et le comportement des animaux. L’anesthésie pourra engendrer une baisse de la thermorégulation et dans de rares cas une détresse cardio-respiratoire. Enfin, du fait d’un développement tumoral attendu au niveau du foie, les animaux pourraient être sujets à une altération de leur état général.

Devenir

Pour ce projet de recherche, des prélèvements et analyses sont nécessaires post-mortem et cela implique donc l’euthanasie (par une méthode réglementaire) de l’ensemble des animaux (3168).

Remplacement

Pour la réalisation de ce projet, l'utilisation d'animaux vivants, en l’occurrence ici le modèle murin, est indispensable car il constitue le seul modèle préclinique qui permette d’invalider ou d’induire l’expression de gènes de manière tissu-spécifique pour caractériser l’implication de ces derniers dans les mécanismes moléculaires induisant la séquence stéatose/stéatohépatite/carcinome hépatocellulaire. Par ailleurs, le foie est un organe composé de plusieurs types cellulaires. La transformation hépatocytaire requiert des interactions complexes avec le microenvironnement cellulaire mais aussi l’environnement métabolique et les autres organes pathologiques, notamment lors de la stéatose non alcoolique du foie. L’usage exclusif de lignées cellulaires ne permettrait donc pas d’appréhender cette problématique dans sa globalité.

Réduction

3168 animaux seront utilisés dans ce projet, la taille des effectifs a été établie grâce à un calcul de puissance et des tests statistiques seront utilisés pour une interprétation fiable des résultats. Nous pourrons être amenés à manipuler moins de souris si l’effet observé s’avère significatif au cours des premières expériences. L’étude sera arrêtée si l’expérience initiale invalide l’hypothèse de travail. Plusieurs tissus seront prélevés et soumis à diverses analyses (immunologiques, histologiques ou de biologie cellulaire et moléculaire) pour extraire le maximum de données de chaque expérimentation.

Raffinement

L'ensemble de ce projet a été mis au point afin de permettre une interprétation fiable dans le respect du bien-être animal. Les animaux provenant de l’extérieur seront acclimatés une semaine au sein de l’animalerie. Les animaux seront observés quotidiennement afin de respecter leur bien-être. Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation. Le milieu est enrichi avec plusieurs enrichissements. Nous nous efforçons à chaque instant de raffiner nos procédures afin de garantir le bien-être des animaux grâce à une surveillance attentive (point limite) et des soins adaptés (anesthésie, analgésie, etc.). Toute manipulation invasive sera précédée d’une courte anesthésie générale. Le niveau d’anesthésie sera régulièrement contrôlé tout au long de la procédure par test des réflexes et de la respiration et pour prévenir d'une potentielle hypothermie les animaux seront placés sur une plaque chauffante. La mise en place d’une grille de suivi strict des points limites permettra d’éviter au maximum le stress et/ou la douleur au cours de l’expérimentation. Dans le cas où un point limite sera atteint avant la fin de l’expérimentation, l’euthanasie anticipée de l’animal sera faite. Enfin une veille scientifique continue sera effectuée, évitant ainsi toute expérimentation déjà rapportée dans la littérature.

Choix des espèces

Pour la réalisation de ce projet, l'utilisation d'animaux vivants est indispensable pour déterminer les mécanismes moléculaires conduisant au carcinome hépatocellulaire. Nous avons choisi la souris, car en plus de partager plus de 90 pourcents de gènes communs avec l’homme, il existe pour cette espèce des modèles génétiquement altérés pertinents pour l'étude. Les souris utilisées pour ce projet de recherche sont de jeunes adultes (6 semaines de vie) afin de disposer d'un foie largement engagé dans un état de différenciation avec un système immunitaire en fin de maturation. A ce stade, le tissu hépatique garde une capacité de prolifération en réponse à différents stimuli environnementaux, capacité essentielle notamment dans la régulation des lésions hépatiques qui prennent place dans la séquence stéatose/stéatohépatite.