Rongeurs

336 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour prélèvement des organes, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Placées en marge d'un faisceau d'irradiation cinq jours par semaine pendant sept semaines, elles reçoivent des anesthésies répétées, un suivi par bioluminescence et un traitement par gavage, puis sont hébergées jusqu'à dix-huit mois pour observer l'apparition de cancers secondaires. Le porteur estime que 168 souris suffisent mais en prévoit le double "en cas de problème", et signale que le composé administré est toxique pour certaines cellules sanguines. Il indique avoir mené des études préalables sur cellules mais affirme devoir passer à l'animal pour vérifier ces mécanismes dans un organisme entier doté d'un système immunitaire.

Objectifs

Plus de la moitié des cancers sont traités par radiothérapie, seule ou en combinaison avec de la chimiothérapie ou de la chirurgie. Les radiations utilisées pour le traitement créent des cassures sur les deux brins de la double hélice d’ADN qui sont létales pour les cellules cancéreuses. Bien que les techniques de radiothérapie soient de plus en plus précises, les rayonnements touchent toujours des cellules saines à proximité de la zone traitée ce qui induit des effets secondaires. Certains sont immédiats, comme une réaction inflammatoire, d’autres sont beaucoup plus tardifs, avec un risque de développement d’un second cancer. Les seconds cancers sont extrêmement rares mais souvent sévères, avec un taux de survie à 5 ans compris entre 10 et 40%. Comme ils se développent de nombreuses années après la radiothérapie initiale, ils concernent principalement des personnes ayant souffert d’un cancer durant leur enfance ou leur vie de jeune adulte. Il est donc important et urgent de comprendre les mécanismes responsables du développement de ces cancers afin de pouvoir mieux prévenir leur formation. Lors d’études précédentes réalisées sur des cultures de cellules, nous avons montré que les cellules saines en bordure de zone traitée, recevant uniquement de très faibles doses de rayonnements, subissent aussi des cassures de l’ADN mais seulement sur un brin, ce qui n’est pas létal pour les cellules, mais induit leur sénescence prématurément ce qui se traduit entre autres par un arrêt de prolifération. Puis, quelques rares de ces cellules sénescentes évoluent vers un état pré-tumoral. L’objectif de ce projet est de vérifier les résultats obtenus in vitro dans un organisme complexe, la souris. Il s’agit d’un projet multi-site qui se déroulera au sein de deux établissements utilisateurs identifiés comme EU 1/2 et EU 2/2.

Bénéfices attendus

Ce projet contribuera à une meilleure compréhension des mécanismes responsables du développement des seconds cancers post-radiothérapie. Les résultats seront publiés dans une revue scientifique internationale à comité de lecture. La compréhension de ces mécanismes pourrait doter la clinique de marqueurs prédictifs de risque d’apparition des seconds cancers que pourraient être les marqueurs de sénescence et de cassures simple-brin l’ADN. Des traitements préventifs ciblant les cellules sénescentes pourraient ensuite faire l’objet d’essais cliniques.

Procédures

Ce projet se déroule en une procédure multi-étapes et multi-sites. Après acclimatation d’au moins 1 semaine, l’ensemble des animaux (168 souris) seront endormies par anesthésie gazeuse (2min) afin de tondre une partie de leur pelage au niveau du dos (10 sec) et seront mises en contact via l’application d’un gel d’échographie sur leur peau avec un fantôme qui sera irradié (84 souris) ou non irradié (84 souris) (durée de l’irradiation 68 sec). Les irradiations seront réalisées 5 jours par semaine pendant 7 semaines dans l’EU 2/2. Au cours de et après les irradiations, les souris seront suivies par bioluminescence à raison de 1 fois par semaine les 3 premiers mois puis 1 fois par mois. Pour cela, les 168 souris seront transportées vers l’EU 1/2 où elles recevront une injection d’anesthésiques (30 sec) puis, une fois endormies, une injection de luciférine (30 sec). Après la lecture, les animaux seront réveillés par une injection d’un agoniste des anesthésiques (30 sec ; durée totale de l’anesthésie : 30 min) puis seront retransportées vers l’EU 2/2. Après la fin des irradiations, l’ensemble des souris seront transférées définitivement vers l’EU 1/2, 84 souris recevront un traitement sénolytique et 84 souris recevront un placebo par gavage (durée 30 sec ; 5 jours de traitement / placebo puis 2 semaines de repos puis 5 jours de traitement / placebo). Les souris seront ensuite hébergées sans autre manipulation que les contrôles de leur état et de la bioluminescence (1 fois par mois) jusqu’à 18 mois après les irradiations. En fin de procédure, les souris seront étudiées via une analyse par PET-Scan (anesthésie gazeuse, durée 15min) dans l’EU 1/2 puis seront mises à mort. Pour résumer : Seules les anesthésies gazeuses pour la tonte et les irradiations seront réalisées dans l’EU 2/2. Pendant la période d’irradiation, les souris seront hébergées dans l’EU 2/2. Les actes réalisés dans l’EU 1/2 sont les suivants : anesthésies gazeuses pour la tonte (après la période d’irradiation, anesthésie par injection pour la lecture de bioluminescence (avec injection de luciférine) + injection d’antisedan pour le réveil des animaux, gavage avec le sénolytique (2x5 jours avec une pause intermédiaire de 2 semaines) et anesthésie gazeuse pour la réalisation du PET-Scan avant mise à mort des animaux. Nous prévoyons le double d’animaux, pour pouvoir refaire tout ou partie la procédure et ce, uniquement en cas de problème.

Impact sur les animaux

Les souris n’étant pas directement irradiées (elles seront placées en marge de la zone irradiée), les effets potentiels liés à une irradiation directe (comme les brûlures) ne s’appliquent donc pas aux animaux. Le transport de l’EU 2/2 vers l’EU 1/2 peut engendrer un stress chez les animaux. Pour la lecture de la bioluminescence, les animaux subiront une anesthésie par injection. Le gavage des animaux étant un geste maitrisé par les expérimentateurs, seul un stress au moment de la contention pourra éventuellement être ressenti par les souris. Cependant, le sénolytique utilisé lors du gavage est connu pour avoir un effet toxique sur les mégacaryocytes (Souers et al., 2013). Pour remédier à ce problème, le traitement sera délivré par intermittence, 5 jours de traitement, une pause de deux semaines puis de nouveau 5 jours de traitement.

Devenir

A la fin de la procédure, en raison des traitements qui auront été réalisés sur les animaux et de la nécessité de prélever et d’analyser les organes, l’ensemble des souris seront mises à mort.

Remplacement

Nous avons déjà répondu à l’injonction de remplacement en réalisant des études préalables utilisant des cellules en culture. Nous avons ainsi pu montrer que les radiations touchant les cellules saines situées en bordure d’une zone irradiée induisent des dommages à l’ADN (des cassures simple-brin) qui s’accumulent et de la sénescence cellulaire. Ces résultats ont été publiés dans une revue scientifique internationale à comité de lecture. Cependant, nous ne pouvons pas affirmer que ces évènements (cassures simple-brin de l’ADN, sénescence et cellules sénescentes qui entrent de nouveau dans le cycle cellulaire) auront lieu dans des cellules incluses dans un organisme, avec notamment un système immunitaire qui pourrait éliminer les cellules sénescentes. C’est pourquoi, même si nous avons commencé par remplacer l’expérimentation animale par des études in vitro, nous devons maintenant procéder à des études chez l’animal.

Réduction

Pour déterminer le nombre de souris nécessaires, nous nous sommes tout d’abord basés sur les données de la littérature pour connaitre la fréquence de développement de cancers spontanés et de cancers radio-induits (dans la zone d’irradiation) chez les souris. Ces données montrent une différence très nette entre fréquences des cancers spontanés et des cancers induits par la radiothérapie. Par ailleurs, nous nous sommes basés dans un second temps sur les expériences préliminaires réalisées par le laboratoire concernant l’apparition et le suivi de sénescence également sur les souris p16-Luc. Les analyses montrent qu’il nous faudrait 42 souris par lot (avec au total 4 lots), soit un total de 168 souris. En cas de problème, nous prévoyons le double pour pouvoir refaire les manipulations (uniquement si nécessaire), soit un total de 336 souris.

Raffinement

Les souris seront hébergées dans des cages d’une animalerie thermiquement et hygrométriquement régulée, avec un éclairage alternant jour/nuit. Elles auront accès à l’eau et à l’alimentation à volonté. Leurs cages seront équipées d’une litière et de produits d’enrichissement. Pour les manipulations liées à la tonte, à l’irradiation et au suivi de la bioluminescence, les animaux seront anesthésiés afin de réduire leur stress (anesthésie gazeuse ou chimique). Les manipulations des animaux (mise en cage, anesthésie, irradiation, mise à mort) seront réalisées par un personnel qualifié. Un suivi quotidien des animaux sera réalisé de manière à s’assurer qu’ils ne présentent pas de signes de souffrance nécessitant l’arrêt des procédures et leur mise à mort. La souffrance sera évaluée par l’observation de paramètres de poids, de comportement et d’apparence reportés dans une grille standard permettant d’établir un score à ne pas dépasser. Tout animal dépassant ce score sera exclu du protocole d’irradiation et mis à mort.

Choix des espèces

La souris est une espèce classiquement utilisée en radiobiologie et cancérologie dont la génétique et la manipulation sont bien maitrisées en laboratoire. De plus, nous utiliserons une souche de souris transgénique (p16-Luc : insertion de la luciférase dans le gène p16) qui permet d’analyser facilement les cellules sénescentes sur animaux vivants par bioluminescence permettant ainsi de réduire le nombre d’animaux utilisés. Le sénolytique qui va être utilisé a déjà été testé avec succès chez la souris. Enfin, en lien avec notre problématique, la souris est connue pour développer des cancers lorsqu’elle est soumise à des irradiations. Nous utiliserons des souris adultes jeunes ayant atteint leur taille maximale, soit âgées de 10 semaines. L’acquisition de la taille adulte permettra de placer toujours la souris de la même manière en contact avec le fantôme irradié. La sénescence cellulaire survient avec l’âge. C’est la raison pour laquelle nous utiliserons des souris jeunes pour être le moins possible parasité par la sénescence survenant spontanément avec l’âge.

132 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour prélèvement des muscles, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent des séances de course en montée, une immobilisation du train arrière pendant trois semaines, une exposition à la chaleur (30 minutes à 40°C) et des injections de puromycine, pour évaluer si la chaleur amplifie la récupération musculaire après immobilisation. Le porteur indique que l'immobilisation provoque une perte de masse musculaire des pattes arrière. Il affirme qu'il n'existe "pas d'alternative" faute de modèle cellulaire reproduisant les effets "corps entier" et qualifie l'usage d'animaux d'étape "obligatoire", les retombées annoncées pour les athlètes et les personnes en rééducation restant au conditionnel.

Objectifs

L’activité physique, en sollicitant la force musculaire, provoque l’augmentation de la masse musculaire (hypertrophie). Cette modalité d'exercice est recommandée lors de situations de perte de masse musculaire (atrophie), par exemple après une période d'immobilisation (alitement, pose d’un plâtre). Par ailleurs, l'exposition à certaines conditions environnementales spécifiques, tel que la chaleur, peut amplifier la prise de masse musculaire ou limiter sa perte. L’objectif de ce projet est donc d’évaluer les effets de la récupération musculaire en atmosphère chaude après une série d’exercices de course en montée chez des souris saines ou présentant une perte de muscle suite à une immobilisation

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d'évaluer si la chaleur est bénéfique pour amplifier les adaptations musculaires à l’exercice, ce qui permettra d'envisager des perspectives non seulement pour les athlètes, mais aussi chez les personnes en réhabilitation post-blessure ou post-opération chirurgicale. Les populations sédentaires ou souffrant de pathologies métaboliques (e.g. diabète, insuffisance rénale chronique) ou de pertes de masse musculaire (cancers, vieillissement) bénéficieront également de perspectives d'intérêt. D’autre part, l’exercice couplé à la chaleur permettrait d’accélérer davantage la prise de masse musculaire chez les populations atrophiées.

Procédures

Pour la procédure aigüe, les animaux subiront deux à trois interventions : - groupe E : l’exercice physique (une séance de 1 heure) + injection sur animal vigile (5 secondes) - groupe E+C : l’exercice physique (une séance de 1 heure) + la récupération en milieu chaud (30 minutes à 40°) + injection sur animal vigile (5 secondes). Pour la procédure chronique, les animaux subiront une à quatre interventions : -groupe NS (pas d’immobilisation) : une injection (5 secondes) -groupe S (immobilisation) : immobilisation de trois semaines + injection (5 secondes) -groupe NS-E (pas d’immobilisation + exercice) : 6 semaines d’entraînement + injection (5 secondes) -groupe S-E (immobilisation + exercice) : immobilisation de trois semaines + 6 semaines d’entraînement + injection (5 secondes) -groupe NS-E+C (pas d’immobilisation + exercice + chaleur) : 6 semaines d’entraînement + récupération en ambiance chaude (30 minutes à 40°) + injection (5 s) -groupe S-E+C (immobilisation + exercice + chaleur) : immobilisation de trois semaines + 6 semaines d’entraînement + récupération en ambiance chaude (30 minutes à 40°) + injection (5 s) -groupe S-C (immobilisation + chaleur): immobilisation de trois semaines + récupération en ambiance chaude (30 minutes à 40°) + injection (5 s) -groupe NS-C (pas d'immobilisation + chaleur) : récupération en ambiance chaude (30 minutes à 40°) + injection (5 s) -groupe S-SED (immobilisation + sédentarité): immobilisation de trois semaines + maintien en cage 2 semaines + injection (5 secondes)

Impact sur les animaux

Les stress auxquels seront soumis les animaux sont l’exercice physique, l'immobilisation, la chaleur et l’injection intrapéritonéale de puromycine. Les 3 séances de familiarisation permettront d’éduquer les souris au tapis de course. L'immobilisation du train arrière provoquera un déconditionnement des souris, avec une perte de masse musculaire, mais cela ne concerne que les pattes postérieures. Au niveau de la chaleur, le stress sera relativement court (30 minutes à 40°C) et l’hydratation sera ad libitum. Enfin, l’injection intrapéritonéale de puromycine durera 5 secondes. Il s’agit d’une injection dans le bas ventre de puromycine, permettant de suivre le taux de synthèse des protéines. Le bien-être des animaux sera surveillé quotidiennement également.

Devenir

La totalité des animaux sera euthanasiée à l'issue de chaque procédure dans le but de prélever les biceps fémoraux pour l'étude des gènes et protéines jouant un rôle dans la régénération musculaire.

Remplacement

Ce projet nécessite une réalisation dans un environnement très contrôlé pour éviter des biais qui pourraient provenir de facteurs externes. De plus, nous souhaitons évaluer les effets de la chaleur, ce qui ne peut être contrôlé précisément que dans des conditions de laboratoire avec des animaux. L’immobilisation partielle est aussi une contrainte qui rend difficile la réalisation du projet chez l’homme. Dans le cadre de ces expérimentations très spécifiques, il n’existe pas d’alternative à l’utilisation d’animaux étant donné l’absence de modèle cellulaire permettant de mimer les effets corps entier de l’immobilisation sur l’ensemble des tissus d’intérêt ainsi que les effets des méthodes de prévention. De plus, ces expérimentations ne peuvent pas être directement réalisées chez l’homme. L’utilisation d’animaux est donc ici une étape obligatoire mais également extrêmement enrichissante du point de vue scientifique de par les résultats très précieux qu’elle génère.

Réduction

Le calcul a été effectué avec l’aide l’un logiciel de statistiques afin d’utiliser le nombre minimal d’animaux tout en gardant la puissance statistique nécessaire à l’interprétation des résultats.

Raffinement

Pour l’activité physique et les tests réalisés sur tapis roulant, les animaux y sont préalablement habitués progressivement pour réduire le stress induit au changement d’environnement. Afin de réduire au maximum les nuisances sur le bien-être des souris, les animaux seront constamment surveillés au cours de la séance pour prévenir tout accident. Les procédures de suspensions du train arrière sont, elles, validées et optimisées, et des soins quotidiens sont réalisés pour prévenir toute complication. Les animaux seront hébergés par deux pour éviter l’isolement. Chaque procédure possède également des points limites et critères d’arrêts stricts en cas d’évènement potentiellement néfaste pour les animaux en ce qui concerne la douleur, le mal-être, etc. Les suivis quotidiens des animaux permettent d’identifier des signes de souffrance.

Choix des espèces

Le choix des souris a été fait car nous voulons utiliser le même protocole d’entraînement que les études qui montrent des adaptations similaires post-entraînement chez l’homme et chez la souris. De plus, comme chez l’homme, il a été montré que l’immobilisation induit une perte de masse musculaire chez la souris également. La souris Mus musculus a été privilégiée pour plusieurs raisons. Les espèces murines rat et souris sont des espèces se rapprochant de l'humain en ce qui concerne le système musculosquelettique. Les systèmes de dégradation et de synthèse protéique sont similaires chez l'homme et chez la souris bien qu'il existe des différences subtiles de typologie entre les deux espèces. Ainsi, les conclusions tirées de ces études chez la souris pourront être étendues chez l'homme. Les souris utilisées seront toutes des adultes de 8 semaines.

30 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont infectées par le cytomégalovirus murin puis soumises à une série de tests comportementaux, reconnaissance d'objets, préférence à l'eau sucrée et enfouissement de billes, pour tester l'hypothèse que les cytokines d'une infection induisent un état proche de la dépression. Le porteur indique que les souris génétiquement immunodéficientes contrôlent moins bien l'infection et peuvent perdre du poids et présenter douleur, stress et baisse d'activité. Il présente le travail comme une "étude pilote" et affirme qu'un "système vivant et complet" rend l'usage d'animaux "indispensable", les applications pour les patients dépressifs restant hypothétiques.

Objectifs

Le système immunitaire est requis pour la défense de l’hôte contre les agressions par différents types de pathogène (virus, bactéries, etc..). Les cellules dendritiques (DC) sont des acteurs clef du système immunitaire, en première ligne dans la reconnaissance des microbes. Lorsqu’elles détectent un pathogène, les DC produisent des molécules, dites cytokines, véhiculées dans tout le corps pour orchestrer l’activation de tous les autres acteurs du système immunitaire. Une production de cytokines dérégulée en temps et/ou en quantité peut avoir un rôle délétère, parfois fatal, sur l’individu infecté, comme observé récemment dans la Covid. Au cours des infections virales les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) sont la principale source de cytokines dites Interférons (IFN), ainsi que de nombreuses autres cytokines inflammatoires. Les IFN sont indispensables pour établir une immunité antivirale efficace. Cependant, lorsque les pDC sont absentes ou incapables à produire des IFN, on n’observe pas chez l’hôte une sensibilité accrue aux infections virales. Etant donné que la capacité des pDC à produire des IFN est retrouvée dans la majorité des vertébrés, il est possible que cette fonction ait été conservée pour d’autres raisons. Notre hypothèse est que les cytokines produites par les pDC promouvraient, au-delà des réponses immunes, un état de prostration et d’isolement. Ceci aurait été initialement sélectionné au cours de l’évolution afin d’éviter la transmission de l’infection aux autres individus de la même espèce et éloigner le malade, affaibli par l’infection, du risque d’attaque de prédateurs. Ce type de comportement ressemble aux états dépressifs. D’ailleurs, des hauts taux de cytokines inflammatoires ont été retrouvé chez les patients dépressifs. L’exemple plus flagrant est représenté par les patients souffrant de tumeur ou d’hépatite C qui, lorsque traités avec des IFN, développent des syndromes dépressifs très sévères. Afin de tester cette hypothèse nous souhaitons effectuer une étude pilote sur souris ayant ou pas des pDC ou incapables de produire des cytokines inflammatoires. Nous utiliserons le modèle d’infection systémique par le cytomégalovirus murin (MCMV), un pathogène naturel de la souris, afin d’induire la production de hauts taux de cytokines inflammatoires, en particulier les IFN. Nous évaluerons l’impact de cette infection sur le comportement des souris par une batterie de tests comportementaux.

Bénéfices attendus

Nos travaux vont certainement contribuer à accroitre nos connaissances concernant les interactions entre systèmes immune et nerveux. Si notre hypothèse est correcte, il sera envisageable de cibler la production des cytokines, en particulier par les pDC, pour développer de nouvelles stratégies de thérapie pour les patients dépressifs. Ces nouvelles approches seront d’abord validées dans le modèle infectieux, ensuite elles pourront être étendues à d’autres contextes inflammatoires impliquant une activation de pDC, comme les maladies auto-immunes ou l’obésité.

Procédures

Les tests comportementaux ne représentent aucune source de douleur. Tous les tests sont effectués une seule fois. Les tests de localisation et de reconnaissance d'objets durent 20 minutes. Le test de préférence à l'eau sucrée dure 3 heures. Le test à enfouissement des billes dure 30 minutes. L’infection par MCMV est faite une seule fois en injectant par voie intrapéritonéale. L'infection dure entre 30 et 60 secondes maximum. Aucun prélèvement ou procédure chirurgicale sont prévus.

Impact sur les animaux

L'infection par le MCMV est généralement bien tolerée par les souris immunocompetentes. Les souris pDC-less tolèrent également bien l'infection par le MCMV, alors que les souris Myd88KO, étant immunodéficientes, contrôlent moins bien l'infection et peuvent avoir une morbidité accrue par rapport aux paramètres suivants: perte de poids, douleur, stress, inactivité, mobilité et posture.

Devenir

Mis à mort de tous les animaux car ils ne peuvent pas être utilisés pour d'autres expériences

Remplacement

Ce projet nécessite la mesure de différents paramètres de la réponse immunitaire et comportementale au cours d’une infection virale in vivo. Ainsi, l’intégration d’un système vivant et complet est indispensable, donc l'utilisation des animaux vivants est nécessaire. Nous effectuerons nos études avec des souris car nous pouvons disposer de modèles mutants pour les cellules et/ou molécules en étude.

Réduction

Nous utiliserons 30 souris pour mener à bien cette étude pilote. Tous ces animaux seront sous fond génétique homogène pour nous permettre de réduire le nombre d’animaux utilisés en évitant au maximum les variabilités interindividuelles des animaux sous fonds génétiques mixtes. Nous avons une expérience de très longue durée dans le protocole d'infection, ce qui nous permet d'obtenir des résultats statistiquement significatifs avec 5 souris/génotype/traitement. Les résultats obtenus seront analysés à l'aide de tests statistiques.

Raffinement

Les souris sont élevées dans des services de zootechnie exempts d'organisme pathogène spécifique (EOPS). EOPS). Pour limiter l’anxiété et l’impact environnemental, les souris seront hébergées en groupe de 2 à 5 individus dans des cages d’une superficie adequate, en conditions d'humidité, temperature et luminosité adaptées à leur physiologie. La nourriture et l’eau de boisson sont fournies ad libitum. Le change de la litière est réalisé 1 fois toutes les 2 semaines. Les animaux ont 1 semaine d’acclimatation avant que le protocole ne débute. Une surveillance journalière de routine de l'état des souris (toilettage, mobilité, poids, respiration) par les zootechniciens et l’expérimentateur permettra de détecter toute souffrance des animaux. Les animaux seront gardés tant que possible en groupes sociaux stables formés d’individus compatibles. Ils disposeront de matériel pour confectionner des nids et des dômes protecteurs. Pour les animaux affaiblis, l’accès à la nourriture et à l’eau sera favorisé. Les points limites ont été définis dans la procédure . Les animaux atteignant les points limites définis seront immédiatement euthanasiés.

Choix des espèces

La physiopathologie de la souris est suffisamment proche de celle de l’homme pour que son étude nous permette d’accroître nos connaissances sur le fonctionnement du système immunitaire et nerveux des 2 espèces. Nous avons maintenant formellement établi ce point en ce qui concerne l’étude des sous-populations de cellules dendritiques. Par ailleurs, la taille, la rapidité du cycle de reproduction et la génétique de la souris en font le modèle le mieux approprié pour les études envisagées pour lesquelles des animaux génétiquement modifiés sont nécessaires. Nous utiliserons des souris adultes à un age de 8-14 semaines car le système immunitaire rejoint sa maturité entre 2 et 3 mois d'âge.

3 000 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections de peptides déclenchant des symptômes migraineux et une hypersensibilité à la lumière, mesurée par un test de boîte claire et obscure, et peuvent subir jusqu'à 34 prélèvements sanguins en 28 jours. Le porteur veut cribler des molécules contre la photophobie migraineuse pour développer des traitements chez l'homme. Il affirme que la migraine reste difficile à modéliser in vitro.

Objectifs

La migraine est une maladie neurovasculaire qui affecte plus de 12% des adultes. Elle se caractérise par d’intenses céphalées, résultantes d’une hyperexcitabilité neuronale. Ce phénomène de suractivation neuronale est lié à des facteurs génétiques complexes associés à des facteurs environnementaux, et s’accompagne fréquemment d’une hypersensibilité au bruit et à la lumière (photophobie). Plusieurs neuropeptides ont été mis en évidence comme ayant un rôle crucial dans le déclenchement des migraines. Les taux dans le sang de certains peptides se voient nettement augmentés lors de migraines. Dans notre laboratoire, nous utilisons ces peptides pour modéliser la migraine chez la souris et l’évaluation de l’état migraineux est suivi par la mesure de l’hypersensibilité à la lumière dans un dispositif de boite claire et obscure. Le test est basé sur la possibilité laissée à l’animal de choisir de rester dans un compartiment peu éclairé par rapport au second compartiment fortement éclairé. Ainsi un traitement induisant une hypersensibilité à la lumière ou photophobie, ici l’utilisation des peptides CGRP, PACAP38 ou VIP chez la souris, causera une diminution de l’exploration du compartiment lumineux. Ainsi dans ce projet, nous allons utiliser ce modèle comme un outil d’évaluation des nouvelles molécules thérapeutiques dans le traitement de la migraine.

Bénéfices attendus

Le but de ce projet est de mettre en évidence des molécules qui seraient capables d’agir sur la photophobie induite chez des souris et ainsi de développer des traitements contre les céphalées migraineuses chez l’Homme.

Procédures

Dans ce projet, un animal subira au maximum 3 tests comportementaux (d’une durée de 20 à 30 min chacun). De plus les animaux subiront un maximum de 6 injections de peptides et bien entendu le traitement avec la molécule à étudier (le schéma de traitement sera fixé en fonction des données pharmacologiques disponible sur cette molécule). En cas une injection intraveineuse, elle dure environ 5 min avec le temps de l’anesthésie, le temps de dilater la veine, l’injection et le point de compression au site d’injection. Pour le reste des administrations (Per-Os, IP, SC, IN et IM), la durée est de moins de 30 seconds en prenant en compte le temps d’injection et également le temps de la contention. En parallèle des tests de comportement, des prélèvements de sang peuvent avoir lieu en cours d’expérience. Selon les tests et la voie d'administration choisie, les animaux pourront subir de 1 à 34 prélèvements sanguins sur la période de 28 jours en ne dépassant pas les recommandations. Les prélèvements de sang durent 1 à 5 minutes selon la méthode utilisée.

Impact sur les animaux

Dans ce modèle, une baisse de l’activité locomotrice peut être attendue à la suite du traitement avec le peptide inducteur des symptômes migraineux. Les souris traitées avec les peptides peuvent présenter une sensibilité à une forte lumière une fois la deuxième injection de peptide réalisée. De plus les administrations peuvent induire une douleur localisée et passagère.

Devenir

L'ensemble des animaux sera mis à mort à la fin de l'expérience, une partie des animaux est sacrifiée pour faire des prélèvements, l’autre partie ne peut pas être replacée ou ré-utilisée car les animaux sont traités avec des substances aux effets inconnus à long terme.

Remplacement

La migraine est un trouble neurovasculaire complexe, dont l’origine et les mécanismes ne sont que partiellement appréhendés. Il implique diverses structures cérébrales, nombreux vaisseaux sanguins intracrâniens et nerfs sensoriels. Cette synergie reste difficile à modéliser in vitro. Néanmoins, les molécules testées dans ce projet font l’objet, autant que possible, d’une sélection sur des tests in vitro afin de choisir celles qui ont le plus fort potentiel thérapeutique.

Réduction

Les expériences seront réalisées avec la volonté de réduire autant que possible le nombre d’animaux par condition expérimentale, mais toujours dans l’optique d’obtenir le maximum d’informations scientifiques par test. C’est pourquoi, très souvent, des prélèvements post-mortem seront associés aux études in vivo dans l’objectif de soutenir les données obtenues par des analyses biochimiques ou histologiques. Au regard de notre expertise, de la littérature et de la variabilité phénotypique inter-individuelle et d'une éventuelle différence inter-individuelle à l’exposition aux traitements, les groupes expérimentaux seront constitués de 12 animaux. Toutefois l’effectif pourra être amené à n = 20 par groupe. Des analyses statistiques finales seront réalisées.

Raffinement

Le bien-être des animaux est primordial pendant les expérimentations. Ainsi, plusieurs mesures sont mises en œuvre notamment l’inclusion d’une phase d’acclimatation (minimum 1 semaine) à l’arrivée des animaux, avant toute expérimentation. Les animaux sont hébergés dans des conditions optimales afin de réduire au maximum le stress lié à la captivité et aux expérimentations. Les animaux seront hébergés en cohorte pour respecter leurs besoins sociaux. Nous portons une attention particulière à ce que les animaux puissent exprimer certains de leurs comportements propres par un enrichissement important du milieu. L’enrichissement comporte un tunnel en carton accroché à la grille de la cage afin d’en augmenter le volume utile, une maisonnette en carton afin de permettre aux animaux de se cacher et de la frisure pouvant servir de matériel de nidification, de jeu et de matériel à grignoter. Les animaux sont observés tous les jours et leur comportement est suivi afin de déceler tout signe d’inconfort ou de stress. Les manipulations sont faites par du personnel compétent. Le nombre et la durée des tests sont réduits et espacés autant que possible. Les souris traitées avec les peptides peuvent présenter une sensibilité à une forte lumière une fois la deuxième injection de peptide réalisée. L’éclairage de la salle de comportement est atténué. Les animaux sont anesthésiés pour les traitements par voie intraveineuse et pour les prélèvements sanguins. De plus nous avons établis des points limites afin de soustraire l’animal à un mal-être ou une douleur qui n’est pas en relation avec les signes attendus du projet. Si de nouvelles approches moins stressantes ou douloureuses pour l’animal venaient à être mises au point après le début de ce projet, une concertation avec notre Structure du Bien-Être Animal (SBEA) pourra être réalisée afin d’intégrer ces nouvelles pratiques dans nos procédures.

Choix des espèces

Dans le cadre de ce projet, nous utilisons des souris non transgéniques. Le choix de l’espèce a une importance primordiale dans la recherche à visée médicale. Ce choix prend en compte plusieurs critères mais le critère majeur est la pertinence scientifique du modèle. Nous n’utilisons que des modèles fiables qui présentent une prédictivité reconnue, une bonne reproductibilité et dont l’extrapolation des conclusions à l’homme est largement admise. Etant donné que l’étude de comportements nécessite des systèmes neurobiologiques matures, des animaux adultes seront utilisés (début des procédures à 8 semaines).

800 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent un régime contenant de la charcuterie pendant dix-huit jours puis passent jusqu'à 48 heures seuls en cage à métabolisme, source de stress, pour recueillir urines et fèces. À l'issue, le porteur indique que 150 rats seront adoptés, environ 250 réutilisés en formation et le reste tué. Il affirme qu'aucune étude in vitro ne permet d'évaluer l'effet des nitrites sur l'"organisme entier".

Objectifs

Les études épidémiologiques réalisées chez l’Homme montrent une association entre la consommation de charcuteries et le développement du cancer colorectal. Les additifs nitrés (nitrites et nitrates) sont utilisés dans les charcuteries pour limiter le développement de bactéries pathogènes mais aussi pour retarder la date limite de consommation. Les charcuteries contiennent également du fer héminique, constituant important des muscles ou viandes. Les études épidémiologiques et celles réalisées chez le rat montrent que ces additifs nitrés et le fer héminique pourraient être responsables de cet effet néfaste, car pendant la digestion, ils favorisent la formation de composés toxiques. L’objectif de ce projet est d’évaluer l’effet de la diminution ou du retrait des additifs nitrés dans les charcuteries sur la formation des composés toxiques. Les doses de nitrites et nitrates seront choisies pour évaluer l’effet d’une diminution importante de l’utilisation de ces additifs dans les charcuteries les plus consommées en France. Les charcuteries représentatives des 20 charcuteries les plus consommées seront produites avec quatre doses d’additifs nitrés : la dose actuellement utilisée dans la production des charcuteries, deux doses plus faibles et une charcuterie sans additif. En plus d’un groupe sans charcuterie, l’effet du retrait ou de la diminution des additifs nitrés sera testé en ajoutant ces différentes charcuteries à la ration des rats. Dans ce projet, 800 rats seront nourris avec un régime contenant ou non de la charcuterie pendant 18 jours. Leurs urines et leurs fèces seront récupérées. Ces échantillons permettront des mesures des produits toxiques formés pendant la digestion de ces charcuteries contenant un gradient d’additifs nitrés.

Bénéfices attendus

L’objectif est d’identifier une dose d’additifs nitré la plus basse possible afin de préconiser des doses faibles voire nulle d’additifs dans les charcuteries. Ainsi cela aurait comme bénéfice de proposer un levier de prévention du risque du cancer colorectal associé à la consommation de charcuterie.

Procédures

Pour les prélèvements des fèces et urines de 24 h, tous les rats seront hébergés en cage individuelle spécifique pendant maximum 48h en continu. Les rats seront en habituation pendant 3h dans ces mêmes cages la veille. Les prélèvements sont en fait des recueils dans des réceptacles sous la cage à métabolisme. Nous recueillons toute la production de 24h en fèces et en urine séparément, 2 fois, au bout de 24 et 48h à J17 et J18. Les rats ne sont pas manipulés.

Impact sur les animaux

Le projet comporte un passage en cage spécifique pendant 48h (après 3h d’habituation) ce qui peut générer du stress chez le rat (rat isolé). Nous sommes très attentifs au suivi des animaux pendant cette période (ouverture d’une fiche de suivi sanitaire scoré avec 9 points de contrôle en 2.5 jours). Pour compléter, nous réaliserons une mesure de la consommation alimentaire et d’eau de boisson le deuxième jour et une mesure de poids corporel.

Devenir

A l'issue de chaque procédure, les animaux rentreront dans un processus de don après une période de 7 jours d'adaptation à une alimentation conventionnel, afin que - 150 rats maximum soient adoptés via une association d'adoption d'animaux. - qu’environ 250 rats soient réutilisés lors de formation. - Le reste des animaux sera euthanasié.

Remplacement

Aucune étude in vitro ne permet d'évaluer les répercussions des doses de nitrites dans les charcuteries d'un organisme entier, sur la physiologie, sur le métabolisme et sur les formations des composés toxiques au niveau de la lumière colique. Seule une approche in vivo permet de prendre en compte la complexité de l’écosystème colique.

Réduction

Dans l'objectif de réduire au strict minimum l'utilisation d'animaux de laboratoire, pour ces études nutritionnelles, sur la base un test statistique, le nombre d'animaux a été limité au maximum (n=8 animaux/lot) et la durée de l’étude au maximum (18 jours). Notre expérience, nos publications et une analyse statistique montrent que ce nombre de 8 animaux par lot est nécessaire pour observer un effet sur les indicateurs précoces du cancer colorectal.

Raffinement

L’environnement des rats sera enrichi avec une niche. Les cages utilisées seront transparentes pour maintenir un contact visuel et le suivi sanitaire sera plus fréquent. Pour les interventions potentiellement stressantes (hébergement individuelle pendant 48h), les rats seront habitués au préalable. Les interventions des opérateurs seront minimales hors observation sanitaire, de manière à les maintenir dans un lieu d’hébergement le plus calme possible.

Choix des espèces

Le rat Fisher est un bon modèle pour étudier la modulation de la cancérogenèse colorectale associée à la consommation d’un régime riche en charcuteries et pour étudier le rôle des nitrites et du fer héminique. Les mâles sont privilégiés pour analyser le développement des pathologies à l’âge adulte afin d’éviter les effets hormonaux liés aux cycles de la femelle (observés sur la cancérogenèse). Les études se feront sur des rats adultes. Ils seront âgés de 5 à 6 semaines à leur arrivée et leurs organes seront matures en particulier ceux de l'appareil digestif et l’écosystème colique L'ensemble des études précédentes du laboratoire ont été menées sur des rats adultes du même âge dont la fonction digestive est totalement fonctionnelle. Afin de rester en accord avec ces études précédentes, il est important de rester au même stade de développement.

3 040 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent des injections, des gavages pouvant causer des fausses routes et, pour une partie, une castration chirurgicale, les traitements aux glucocorticoïdes pouvant entraîner une fonte musculaire et une perte de poids de 20 %. Le porteur étudie le rôle controversé des glucocorticoïdes dans le cancer de la prostate résistant à la castration. Il affirme qu'aucun modèle in vitro ne reproduit les échanges entre cellules tumorales et cellules voisines.

Objectifs

Le cancer de la prostate est le cancer le plus diagnostiqué chez l’homme dans le monde et la seconde cause de mortalité par cancer. Il s’agit d’un cancer dépendant des androgènes, une hormone, qui, en se fixant à son récepteur favorisent la prolifération des cellules cancéreuses prostatiques. Ainsi, les cancers de la prostate localement avancés et métastatiques sont traités par des anti-androgènes aussi appelée castration chimique afin de bloquer toute activation de la voie de signalisation des androgènes. Cependant, bien que ce traitement soit efficace durant les premiers mois, la majorité des patients rechutent et progressent vers un cancer résistant à la castration. Les glucocorticoïdes, une autre hormone qui se lient aux récepteurs des glucocorticoïdes, sont utilisés avec succès en combinaison avec les anti-androgènes depuis de nombreuses années, car ceux-ci atténuent les effets secondaires et potentialisent les traitements anti-androgène. Toutefois, l’utilisation des glucocorticoïdes dans le traitement du cancer de la prostate, est devenu un sujet controversé car le récepteur aux glucocorticoïdes pourrait également jouer un rôle dans la progression de la tumeur. Nos données préliminaires obtenues à l’aide des modèles murins de cancer de la prostate vont dans ce sens et montrent que : - Le récepteur des glucocorticoïdes est présent dans les cellules cancéreuses et les cellules avoisinantes - Le récepteur des glucocorticoïdes est important dans l’initiation du cancer de la prostate. Il devient donc urgent de mieux caractériser le rôle des glucocorticoïdes dans le développement du cancer de la prostate et la résistance à la castration.

Bénéfices attendus

Actuellement, le traitement de référence du cancer de la prostate localement avancé et métastatique consiste à bloquer toute activation de la voie de signalisation du récepteur des androgènes par déprivation androgénique. Cependant, après 12 à 18 mois, la plupart des patients rechutent et développent une résistance à cette thérapie. De plus, des glucocorticoïdes sont administrés aux patients ayant un cancer de la prostate afin d’améliorer leur qualité de vie (contrôle de la douleur / diminution des effets secondaires lors de la déprivation androgénique). Toutefois, de plus en plus de données suggèrent que l’administration de glucocorticoïdes pourrait stimuler la croissance tumorale. Ainsi, il s’avère important de mieux comprendre l’impact des glucocorticoïdes dans le développement du cancer de la prostate et la résistance à la déprivation androgénique. Cette étude est importante afin de définir le rôle favorable ou défavorable d’un traitement aux glucocorticoïdes sur le développement du cancer de la prostate.

Procédures

•Dans un premier temps, 1760 souris seront identifiées (3 minutes par souris) et injectées en intrapéritonéale pendant 5 jours (3 minutes par souris) afin d’inactiver le gène d’intérêt. 1, 3, 6, 9, et 12 mois après l’inactivation du gène, les souris seront traitées avec des glucocorticoïdes, soit en intrapéritonéale (3 minutes par souris) ou per os (4 minutes par souris) (ou placebo respectifs) en fonction de la molécule pendant 14 et 30 jours maximum. Leur mise à mort est directement prévue après ces traitements. •Dans un second temps, 1280 souris seront identifiées (3 minutes par souris) et injectées en intrapéritonéale pendant 5 jours (3 minutes par souris). 640 souris seront castrées chirurgicalement et 640 seront uniquement ouvertes sans castration (groupe contrôle (Sham)) (3 mois ou 9 mois après inactivation du gène d’intérêt). Cette intervention dure environ 10 minutes pour chaque souris.7 jours après opération : les souris castrées ou non seront traitées avec glucocorticoïdes, soit en intrapéritonéale (3 minutes par souris) ou per os (4 minutes par souris) (ou placebo respectifs) en fonction de la molécule pendant 14 et 30 jours maximum. Leur mise à mort est directement prévue après ces traitements.

Impact sur les animaux

Les souris de cette étude sont exposées à des nuisances : lors de leurs gavages, des différentes injections ainsi que lors de la chirurgie et le développement d’une tumeur. En effet, les souris sont sujettes à un stress physique lors de la contention, et des lésions et/ou douleurs lors des différentes procédures. Le grossissement de la tumeur peut également générer un inconfort qui sera contrôler par palpation de la prostate et observation de l’apparence générale de la souris. Des effets indésirables peuvent également être observés lors de ces différentes manipulations : - Le gavage peut conduire à des fausses routes. - La chirurgie peut induire une hémorragie en cas de mauvaise ligature des artères et une infection post opératoire. - Les injections peuvent entrainer une infection. - Les traitements aux glucocorticoïdes peuvent entrainer une fonte musculaire allant jusqu'à une perte de poids de 20%, qui par conséquent pourrait altérer le bien-être des animaux.

Devenir

A l’issue de chaque procédure expérimentale définie dans ce projet, l’ensemble des souris seront euthanasiées selon une cinétique définie que nous utilisons habituellement au laboratoire. La prostate sera alors collectée pour y effectuer l’ensemble des analyses nécessaires à la bonne mise en oeuvre du projet de recherche.

Remplacement

Notre projet de recherche vise à comprendre le rôle des glucocorticoïdes le développement du cancer de la prostate et la résistance aux traitements utilisés actuellement. Les communications entre les cellules avoisinant la tumeur comme par exemple les cellules immunitaires et les cellules cancéreuses prostatiques jouent un rôle crucial dans le développement et la progression du cancer de la prostate. A noter que le récepteur aux glucocorticoïdes est exprimé dans les cellules cancéreuses prostatiques mais également dans les cellules avoisinant la tumeur. Ceci implique donc qu’un traitement aux glucocorticoïdes agit sur les deux compartiments cellulaires. A ce jour, aucun modèle ne permet d’étudier une telle complexité in vitro. C’est pourquoi, notre projet nécessite d’utiliser un modèle in vivo afin que l’ensemble de ces facteurs soient pris en compte.

Réduction

Le nombre de souris nécessaires pour nos expériences a été déterminé de façon à obtenir des résultats publiables et significatifs à l’aide de tests statistiques adaptés en fonction des expériences réalisées. En effet, il n’est pas rare d’observer une forte hétérogénéité entre des souris du même groupe. Par ailleurs une étude pilote sera réalisée afin d’éviter d’utiliser un protocole d’injection de glucocorticoïdes non adapté, et ne nous permettant pas d’apporter de conclusion. Notre expertise en expérimentation animale nous a permis de définir au mieux le nombre d’animaux qui sera utilisé pour cette étude. De plus, de manière à réduire le nombre d’animaux utilisés, lorsque cela sera possible, une même prostate sera utilisée pour plusieurs expériences (par exemple, recherche de différents marqueurs biologiques sur une même prostate).

Raffinement

Durant la durée de l'étude, les souris seront gardées par groupes sociaux dans des cages agrémentées avec un enrichissement en animalerie. Pour le bien-être social des animaux, les groupes seront respectés et les animaux seront remis en cage avec leurs partenaires préalables. Aucun animal ne sera laissé isolé dans sa cage. Tous les animaux utilisés pour ces expérimentations seront observés par l'expérimentateur et le personnel de l'animalerie d'hébergement chaque semaine afin de contrôler l’apparence générale de la souris, sa posture et son comportement tout au long de leur vie. Concernant la partie chirurgicale, les souris subiront une anesthésie générale et recevront des médicaments antalgiques afin de prévenir l'apparition de douleurs. Une attention particulière sera accordée au niveau de la zone d'incision avec surveillance des points de suture, palpation abdominale et inspection à la recherche de signe d'infection locale. Afin d’analyser le bien-être animal, les paramètres utilisés seront le poids, la posture de l’animal, l’état de son pelage, son activité et palpation abdominales. Ces indicateurs nous permettront d’anticiper toute souffrance inutile, et d’intervenir au plus vite afin d’améliorer le bien-être de l’animal. Si l’un des animaux atteint le point limite, celui-ci sera immédiatement euthanasié.

Choix des espèces

A ce jour, la souris représente un modèle de choix pour notre étude en raison de : -Temps de gestation court, nous permettant d’avoir de larges cohortes contribuant à l’obtention de résultats significatifs. -L’histologie de la prostate murine et humaine est similaire. -Notre modèle de cancer de la prostate chez la souris présente la même cinétique de développement tumoral que celle observée chez l’homme (lésions pré-cancéreuses dont certaines seulement évoluent en adénocarcinomes). -Le système immunitaire chez la souris est proche du système immunitaire chez l’homme, ce qui est crucial pour la mise en oeuvre de notre projet d’étude. -Les voies de signalisation et gènes exprimés dans la prostate sont similaires chez l’homme et chez la souris. Les animaux utilisés seront adultes. Les traitements pour induire la mutation se feront à 8 – 10 semaines d'âge et les animaux seront mis à mort comme indiqué après 1 mois, 3 mois, 6 mois, 9 mois et 12 mois. Cette cinétique est importante pour étudier le rôle des glucocorticoïdes à tous les stades de la maladie. Concernant la partie castration, uniquement deux temps de cinétique ont été choisis, afin de réduire le nombre d’animaux utilisés (un temps précoce et un temps plus tardif).