Rongeurs
Développement d’un modèle murin pour l’étude de la physiologie de la glande mammaire et du cil primaire au cours du cycle de reproduction.
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
689 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, 200 remises à disposition d'autres équipes et les autres tuées. L'étude repose sur deux élevages de souris génétiquement modifiées, avec biopsie de la queue avant sevrage et administration de tamoxifène aux femelles pendant l'allaitement. Le porteur reconnaît que certaines souris peuvent présenter perte de poids, perte d'appétit et hypothermie persistante. Il rattache le projet à la compréhension des cancers du sein et affirme travailler en parallèle sur des mini-glandes mammaires in vitro pour limiter le recours à la souris.
Objectifs
Le développement et le remodelage de la glande mammaire lors du cycle de reproduction dépendent de plusieurs types cellulaires. Sous influence hormonale, les cellules mammaires prolifèrent et se différencient pour permettre le développement du tissu mammaire et la lactation. Une partie des cellules mammaires meurt post-lactation pour permettre le retour de la glande mammaire à un stade semblable à la glande vierge. Ce processus est appelé involution. Des cellules immunitaires de la glande mammaire permettent l’involution par l’élimination des débris de cellules mammaires. La nature des communications entre cellules mammaires et immunitaires qui permettent l’involution reste méconnue. Nous avons récemment montré que des cellules mammaires assemblent une antenne cellulaire nommée cil primaire. Cette antenne pourrait être impliquée dans la régulation des communications entre cellules pour permettre l’involution mammaire. Notre objectif est de tester cette hypothèse chez la souris à l’aide d’animaux génétiquement modifiés. Ces animaux permettent une inactivation de la formation de l’antenne cellulaire spécifiquement au cours du cycle de reproduction dans la glande mammaire. Ils représentent le seul moyen de pouvoir étudier le rôle du cil dans ce processus physiologique qui implique de nombreux acteurs cellulaires en interaction et sous influence hormonale.
Bénéfices attendus
Le but de ce projet est de révéler de nouveaux mécanismes qui coordonnent la lactation et l’involution de la glande mammaire. Le bon déroulement de ces deux processus physiologiques est nécessaire à l’allaitement et au remodelage de la glande mammaire au cours du cycle de reproduction. Des anomalies de lactation et de remodelage de la glande mammaire post-lactation peuvent conduire à des défauts d’allaitement et à des cancers du sein aggressifs. Les résultats du projet permettront le développement de nos connaissances sur la physiologie de la glande mammaire au cours du cycle de reproduction. Ils révéleront de nouvelles informations sur les causes des maladies qui y sont associées et pourraient à long-terme révéler de nouvelles pistes pour améliorer l’allaitement et prévenir les cancers du sein suite à une grossesse. Le développement d’un modèle murin est essentiel pour comprendre la biologie de la glande mammaire qui répond à des hormones dans l’organisme entier. Le modèle murin nous permettra d’étudier la physiologie de la glande mammaire dans un contexte unique et pertinent.
Procédures
Le développement du projet nécessite la constitution de deux élevages de souris génétiquement modifiées. L’identification des animaux d’intérêt au sein de ces élevages nécessitera de petites biopsies sur l’extrémité de la queue d’animaux avant leur sevrage (intervention < 1 min). Cette intervention n’interviendra qu’une fois dans la vie de la souris. De plus, du tamoxifène (un médicament qui est utilisé chez l’homme pour le traitement de certains cancers) sera administré à un groupe restreint de souris adultes dans le projet, soit par la nourriture ou par injection sous la peau. L’administration du tamoxifène se fera durant 5 jours à la fin de la lactation, en continue dans la nourriture, ou par injection à 5 reprises sous la peau au cours des 5 derniers jours de l’allaitement (durée < 1 minute/animal/injection, 1 injection par jour sur 5 jours).
Impact sur les animaux
Les petites biopsies de l’extrémité de la queue chez la souris ne devraient pas engendrer de douleur car elles se feront sous anesthésie mais pourraient générer une nuisance pour les animaux qui serait liée au processus de cicatrisation. Nous injecterons du tamoxifène par voie sous cutannée chez des souris femelles en allaitement. Cet acte pourrait générer un incomfort pour les souris. Nous n’excluons pas que des animaux pourraient démontrer des signes de mauvais état général (du fait de la procédure ou non) comme la perte de poids et d’appétit ainsi qu’une hypothermie persistante. Des observations et examens cliniques seront réalisés très régulièrement afin de mettre en lumière les animaux montrant des signes cliniques atteignant des points limites qui nécessite des soins adaptés. Nous suivrons les recommandations éthiques de la Structure de Bien-Être Animal de notre établissement.
Devenir
Les animaux reproducteurs qui détiennent les modifications génétiques souhaitées dans nos élevages seront maintenus en vie tout au long du projet pour l'élevage et l'administration au tamoxifène puis mis à mort à la fin du projet pour collecter les tissus et afin d'effectuer nos analyses ex vivo. Les animaux qui ne détiennent pas les modifications génétiques souhaitées et qui auront toutefois été exposés au tamoxifène avant leur sevrage (par allaitement) seront mis à mort au sevrage car le tamoxifène pourrait interférer avec d'autres expérimentation si les animaux étaient mis à disposition de la communauté. Les animaux qui ne détiennent pas les modifications génétiques souhaitées dans le projet et qui n’auront pas été au contact du tamoxifène seront mis à disposition de la communauté pour pouvoir être réutilisés.
Remplacement
Le projet vise à identifier des nouvelles connaissances sur le fonctionnement de la glande mammaire au cours du cycle de reproduction. Notre objectif est d’étudier les communications intercellulaires dans cet organe et l’implication d’une antenne cellulaire, le cil primaire, dans ces communications au sein de ce tissu qui répond aux hormones dans l’organisme entier. Il n’existe pas à ce jour de modèle alternatif à l’animal pour la culture en dehors de l’organisme de divers types de cellules qui répondent aux hormones et miment le cycle de reproduction. L’utilisation de la souris est essentielle à la compréhension fine du fonctionnement de la glande mammaire. Toutefois, nous travaillons sur la culture de mini-glandes mammaires en dehors de l’organismes (organoides in vitro) qui contiennent les différents types cellulaires mammaires. Nous nous efforçons d’utiliser ces modèles alternatifs pour répondre à nos questions scientifiques qui ne concernent que la biologie du tissu mammaires en absence d’autres types cellulaires et sans stimuli hormonaux. Nous avons par exemple utilisé ces modèles pour développer notre stratégie génétique chez la souris. Nos travaux in vitro nous permettent de limiter tant que possible le recours à la souris et de proposer des stratégies pertinentes et optimisées lorsque le recours à la souris est indispensable.
Réduction
Afin de réduire au maximum le nombres d’animaux utilisés, le personnel est formé aux outils statistiques appliqués à l'expérimentation animale. Les protocoles d’administration du tamoxifène, issus de la bibliographie, sont validés par la communauté internationale et robustes. Nous anticipons donc que notre stratégie avec un nombre d’animaux restreint au minimum aboutira à une étude féconde et à de nouvelles découvertes. Le personnel collaborera avec d’autres équipes, notamment dans le partage des animaux (pour les animaux disponibles et inadaptés pour notre projet) et dans le partage des données notamment par la mise en commun des données et des expertises analytiques.
Raffinement
Le bien-être des animaux de l’étude sera particulièrement porté à l’attention du personnel qui veillera aux meilleures conditions d’hébergement possible, notamment via un maintien des groupes sociaux et l’enrichissement de l'habitat (frisottis de papier, cabanes). La gestion du stress des animaux sera maximisée, par une manipulation la plus rapide et la moins fréquente possible. Différents lieux accueilleront les animaux pour une distanciation maximale entre les lieux d’hébergement, de soins et d’euthanasie. Enfin, la douleur des animaux utilisés sera fréquemment suivi par un examen clinique afin de déterminer le plus précocement possible les douleurs éventuelles qui nécessitent d’adapter le protocole et d’apporter des soins nécessaires.
Choix des espèces
La souris est particulièrement adaptée pour notre étude puisque les phases du cycle de reproduction sont bien décrites. Le remodelage de la glande mammaire au cours du cycle de reproduction est rapide chez la souris et la physiologie de la glande mammaire murine et humaine est similaire. Nous avons déjà des résultats préliminaires chez la souris sur la biologie de la glande mammaire. Nous avons accès à des souris génétiquement modifiées et ne devons pas créer de nouveaux modèles. Pour ces raisons nous choisissons de poursuivre nos travaux chez la souris. Nous souhaitons étudier la biologie de la glande mammaire au cours du cycle de reproduction. Nous élèverons des souris mâles et femelles pour créer nos modèles d’étude. Une fois les modèles établis, nous travaillerons avec des femelles en cours d’allaitement, post-allaitement et en gestation pour nos analyses du fonctionnement de la glande mammaire femelle. Nous travaillerons avec des souris entre 6 semaines et 1 an d'âge. Les animaux de cette classe d'âge sont aptes à la reproduction. Ils permettent nos analyses de la physiologie de la glande mammaire au cours du cycle de reproduction.
Evaluation de l’injectabilité de polymère d’anticancéreux par voie sous cutanée
- Recherche appliquée
- Cancers
102 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à modérés. Elles reçoivent une injection sous-cutanée d'un nanopolymère anticancéreux au moyen d'un injecteur sans aiguille, puis des séances d'imagerie sous anesthésie, avant la mise à mort pour prélever la peau au site d'injection. Le porteur décrit un projet visant surtout à évaluer un dispositif d'auto-injection destiné au confort des patients en oncologie. Il affirme que l'étude de la distribution du produit impose un "organisme entier" et écarte les modèles ex vivo.
Objectifs
Le projet global de l’équipe est de fabriquer de nouvelles formulations galéniques injectables par voie sous cutanée , de type nanopolymères (molècule chimique de taille nanométrique) contenant des molécules à visée thérapeutique dans le domaine du cancer. La plupart des chimiothérapies anticancéreuses actuelles présentent une toxicité systémique importante limitant l’augmentation des doses administrées et donc les résultats thérapeutiques. Afin de permettre aux patients en oncologie de s'injecter en autonomie par voie sous cutanée leur chimiothérapie, 5 formulations de nanopolymères ont été développés par nos partenaires et ont fait preuve de résultats prometteurs sur les cellules. Des études d’innocuité permettant de vérifier que ces nanopolymères n’ont pas d’effet toxique au niveau du tissu sous-cutané, ainsi que des études d'efficacité antitumorale de ces nanopolymères après injection sous cutanée ont également déjà démontré des résultats prometteurs. L'objectif de cette étude est alors de tester l'administration de ces nanopolymères à l'aide d'un injecteur sans aiguille, afin de toujours améliorer le confort de vie du patient.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendues sont l'aide à la décision de la définition du nanopolymère optimal pour une administration sous cutanée d'agents anticancéreux. L'emploi d'un tel dispositif d'injectabilité permettrait en effet de faciliter l'autoadministration du patient ainsi que son confort.
Procédures
1/ Administration unique des traitements par voie sous cutanée (102 animaux) - durée de l'intervention: quelques secondes 2/ Imagerie répétée sur animal anesthésié (51 animaux) - durée de chaque intervention: 10 minutes sous anesthésie 3/Prélèvement de sang et peau (51 animaux)- durée de l'intervention: 5 minutes sous anesthésie
Impact sur les animaux
Bien qu'administré par voie sous cutanée, du fait de ce nouvel dispositif, la douleur à l'injection devrait être de très courte durée et largement réduite. Lors des études de biodistribution par imageur et de prélèvement de peau au niveau du site d'injection, entre les omoplates, les animaux seront anesthésiés par cage à induction ce qui peut stresser l'animal avant l'endormissement.
Devenir
Afin d'évaluer la non toxicité des nanopolymères et leur bonne administration sous cutanée, nous devrons prélever chez lintégralité des animaux des échantillons de peau au niveau du site d'injection, nécessitant donc leur mise à mort.
Remplacement
Le développement de nouveau médicament nécessite la mise en place d’expérience chez l’animal, afin de pouvoir étudier sa distribution et sa toxicité éventuelle dans un organisme entier. Ceci est essentiel pour la prise en compte des mécanismes de défense et de métabolisation qui seront mis en place par l’organisme et qui ne peuvent pas être reproduit in vitro du fait de l’implication de nombreux systèmes biologiques (système immunitaire notamment). Des modèles ex vivo ne permettraient pas de mimer l'injection sous cutanée, l'atteinte de la circulation sanguine et la biodistribution des polymères.
Réduction
Les études de biodistribution sont faites par imagerie et sont donc longitudinales et non invasives. Une étude pilote est mise en place pour limiter le nombre d'animaux par la suite.
Raffinement
Le bien être animal est respecté: - Conditions d'hébergement adaptées : nourriture et eau à volonté, température constante de 20°C et mise en place d'un cycle jour/nuit inversé par périodes de 12 heures - temps d'acclimatation de 10 jours avant toute procédure - souris hébergées en groupe (6 souris par cage) - enrichissement des cages avec des domes en plastique et cotons prédécoupés spécifiques/stériles, réduction du stress (les études de biodistribution seront conduites sous anesthésie générale gazeuse au sévoflurane) et aucun stress ou souffrance particulière n’est attendue au cours des diverses étapes des tests) - définition des points limites et évaluation quotidienne des signes de douleurs (exemple de critères d'évaluation de la douleur: difficultés respiratoires importantes, prostration, atonie, défaut d'alimentation avec perte de poids supérieure à 15%, isolement, ou tout autre signe physique tel que la position des oreilles ou des vibrisses). L'intégralité de la conduite à tenir et la définition exacte des points limites se trouvent dans une grille des scores de la douleur qui évalue le bien être animal sur chacun de ces points et donne les directives à suivre en fonction de l'état de l'animal (ex de conduite à tenir: augmentation des fréquences de suivi, utilisation d'analgésique, mise à mort immédiate).
Choix des espèces
La plupart des études publiées dans la littérature concernant l’évaluation de nouveaux médicaments anticancéreux ainsi que nos études préalables sont effectuées sur la souris. De plus tous nos travaux préliminaires de biodistribution, pharmacocinétique et d'efficacité antitumorale ont déja été fait sur cette espèce. Le dispositif d'administration sous cutanée sans aiguille testé pour cette étude n'est également développé que sur les souris ou rats. Les données bibliographiques se réfèrent principalement à des études effectuées sur des souris de 6 semaines. L'utilisation d’animaux de cet âge permettra une comparaison plus aisée avec les données déjà publiées dans la littérature et permettra ainsi de mieux évaluer la performance de nos nanopolymères. De plus 6 semaines est considéré comme l'âge adulte, âge le plus retrouvé dans les cancers du sein.
Mécanismes cellulaires et moléculaires de la calcification valvulaire aortique dépendante de Pou5f1/ERRalpha et d’une dyslipidémie
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
104 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Rendues obèses par un régime gras sans vitamine D pendant quatre mois, ces souris ApoE-/- reçoivent un gavage de tamoxifène et des échographies cardiaques sous anesthésie, avant la mise à mort pour prélever les valves aortiques. Le porteur reconnaît que le régime gras apporte un inconfort mais affirme qu'il n'affecte pas la mobilité des animaux. Il présente la souris comme "un des très rares modèles" de calcification des valves et attend des données extrapolables à l'humain.
Objectifs
Environ 500 millions de personnes dans le monde souffriront de calcification de la valve aortique (CVA) d’ici 2050. La CVAest une maladie progressive caractérisée par une inflammation, une fibrose et finalement une calcification de la valve. Cela conduit à un retréssissement aortique, une maladie grave précipitant le patient vers une insuffisance cardiaque. Le seul traitement pour la CAVD, le remplacement de la valve , n’est pas disponible pour 85% de la population mondiale. En France, 10000 remplacements valvulaires aortiques sont effectués chaque année sans toujours un bon résultat et avec des suites à la chirurgie ou même au protocole sans chirurgie . Il n’existe aucun médicament pour cette pathologie. La dyslipidémie joue un rôle majeur dans la CVA. Cependant, les cellules valvulaires (unités biologiques composant la valve) spécifiquement impliquées dans la maladie sont encore en débat. De plus, les femmes, même atteintes de dyslipidémie, sont beaucoup moins sujettes à la CVA que les hommes. Fait intéressant, le microbiote intestinal masculin et féminin diffère. Notre projet propose : 1. Le suivi et l'identification des cellules et de leur profil de gènes à l’origine de la CVA dans un modèle murin de dyslipidémie- 2. L 'analyse du microbiote des souris mâles et femelles atteintes de dyslipidémie au cours de la CVA et après dérégulation de la voie dépendante de des hormones oestrogènes
Bénéfices attendus
Ce projet devrait permettre de mieux cibler une thérapie anti calcification valvulaire par une connaissance plus précise du mécanisme pathologique notre étude devrait apporter des informations sur la différence de pathologie valvulaire ches les hommes et les femmes et des pistes de médicaments pour la maladie. Comme le microbiote de l'intestin de la souris est fonctionnellement similaire à plus de 90 % à celui de l'homme, nous nous attendons à ce que les données soient extrapolables à la situation des patients humains.
Procédures
régime riche en acide gras (42% matière grasse, ENVIGO MD.88137 sans vitamine D3) :24 4 mois echocardiographie sous anesthésie isoflurane 30 min: 48 gavage tamoxifène: protocole de 1 min: 6
Impact sur les animaux
L’obésité des souris ApoE-/- en régime gras et le régime sans vitamine D peut leur apporter un inconfort qui néanmoins n'affecte pas leur mobilité ou leur agilité. L’échocardiographie est réalisée sous anesthésie . Le gavage au tamoxifène
Devenir
tous les animaux utilisés dans le projet seront mis à mort à la dernière étape (Echocardiographie) du projet. Cela permetra de plus de collecter les valves aortiques pour les experience de transcriptomique.
Remplacement
Notre projet se fera dans la continuité d’une étude in vitro. Le passage au modèle in vivo est une étape indispensable avant d’envisager un essai thérapeutique chez l’Homme. Nous avons au laboratoire et utiliserons des cellules valvulaires aortiques de patients CVA VEC / VIC pour suivre le processus de fibrose et de calcification et avons dérivé à partir de ces cellules des cellules iPS spécifiques ; nous les re-différencions en cellules valvulaires et faisons des co-cultures 3D de VEC / VIC pour suivre le processus de fibrose et de calcification et identifier les cibles médicamenteuses.
Réduction
Les mêmes souris serviront à nos deux objectifs analyse clonale et micobiote intestinal . Le nombre d’animaux a été limité au minimum nécessaire pour mettre en évidence une apparition d’effets secondaires liés à l’utilisation de notre modèle avec une signification statistique
Raffinement
Afin d’améliorer le bien-être animal au cours de notre étude, les besoins physiologiques des animaux seront respectés (nourriture ad libitum, cages propres, enrichissement, stabulation en groupe). Le laboratoire de stabulation est éclairé par cycle de 12H. Des points limites clairs et spécifiques seront définis et les animaux seront euthanasiés lorsqu’ils atteindront les critères d’interruption. L'enrichissement de cages sera multiple (papier kraft, dômes, petits batonnets). Les souris sont visitées chaque jour incluant le week end par l’expérimentateur et sont conditionnées à la contention avant le gavage. Le tamoxifène est donné en présence de progestérone pour éviter les effects néfastes de blocage des récepteurs endogènes. L’anesthésie est utilisée pour l’échocardiographie qui se réalise en positionant l'animal sur un tapis chauffant et une sonde rectale pour controller sa température pendant les 20-30 min du protocole d’ échocardiographie.
Choix des espèces
la souris ApoE-/- est un des très rares modèles animal de calcification des valves les souris seront adultes, seul stade pour observer la pathologie
Etude du rôle des Facteurs de Transcription de la famille Ikaros dans la mégacaryopoïèse
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
144 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à modérés. Elles reçoivent des injections intra-péritonéales de tamoxifène cinq jours de suite et subissent jusqu'à six prélèvements de sang à la queue espacés d'une semaine, puis un prélèvement sanguin terminal sous anesthésie, pour étudier le rôle de la famille de protéines Ikaros dans la formation des plaquettes. Le porteur indique que les injections peuvent provoquer des lésions cutanées ou une surinfection au point d'injection. Il affirme que les cellules souches humaines ne parviennent pas encore à maturer suffisamment en culture pour ce type d'étude.
Objectifs
Les thrombopénies constitutionnelles sont un groupe de maladies rares d’origine génétique caractérisées par un faible nombre de plaquettes sanguine ce qui est à l’origine de l’apparition de troubles hémorragiques. Récemment, des mutations dans la protéine PEGASUS (Ikzf5), appartenant à la famille IKAROS (IKZF), ont été identifiées chez des patients présentant une thrombopénie modérée, des plaquettes de grande taille et une absence de granules. La famille de protéines Ikaros est composée de 5 membres, Ikaros (Ikzf1), Hélios (Ikzf2), Eos (Ikzf3), Aiolos (Ikzf4) et Pegasus (Ikzf5) qui n’avaient jusqu’ici qu’été impliqués dans le contrôle de la production des globules blancs. Dans ce contexte, nous souhaitons mieux comprendre le rôle des différents membres de la famille Ikaros dans la biogénèse des plaquettes sanguines et identifier les mécanismes moléculaires mis en jeu.
Bénéfices attendus
La compréhension des thrombopénies constitutionnelles a bénéficié ces dernières années d’une amélioration des connaissances des étapes de formation des plaquettes (mégacaryopoïèse). Cependant, ces maladies restent encore largement incomprises et sous-diagnostiquées. Etudier le rôle de facteurs de transcription comme ceux de la famille Ikaros permettra d’accroître nos connaissances sur les mécanismes moléculaires et cellulaires qui sous-tendent les différentes étapes de maturation des plaquettes (extension du cytoplasme, biogénèse des granules, capacité des mégacaryocytes à produire des plaquettes). Ce projet nous permettera d’améliorer notre compréhension de l’étiologie des saignements observés chez les patients et leur prise en charge.
Procédures
Des injections intra-péritonéales d'une durée de quelques secondes seront réalisées sur 72 animaux vigiles à raison d'une injection par jour pendant 5 jours consécutifs. Des prélèvements sanguins de moins d'une minutes seront toujours faits sur animaux sous anesthésie générale. 72 souris auront un prélèvement unique de sang de quelques microlitres à la queue puis une semaine plus tard un prélèvement de sang terminal (grand volume), toujours sous anesthésie générale. 72 souris auront 6 prélèvements de sang à la queue espacés d'une semaine chacun. Après les 6 semaines de prélèvements, un prélèvement de sang terminal (grand volume) sera effectué, toujours sous anesthésie générale.
Impact sur les animaux
Pour l’ensemble des lignées - possible stress au moment de l’anesthésie gazeuse pour le prélèvement à la queue (environ 30s avant l’endormissement). -possibilité et/ou difficulté de mobilité/engourdissement au réveil des suites de l’anesthésie gazeuse, durée maximale estimée à 3min. - prélèvements de sang à la queue : possible apparition d’inflammation ou de douleur au site de coupure - Apparition de lésions cutanées ou à des surinfections au site d’injection du tamoxifène en intra-péritonéale.
Devenir
Les animaux sont tous mis à mort à la fin des procédures car un grand volume de sang est prélevé afin de compter et analyser différents composants du sang (globules rouges, globules blancs et plaquettes).
Remplacement
Les différentes étapes de la biogénèse des plaquettes sanguines ne sont pas suffisamment caractérisées chez l'humain alors qu’elles le sont dans les modèles murins. En effet, si les cellules iPS (cellules pluripotentes induites) peuvent être utilisées pour reproduire des mutations retrouvées chez l'Homme, les techniques de culture cellulaires actuelles ne leur permettent pas encore de maturer de manière suffisamment efficace pour réaliser des études approfondies de la biogénèse des plaquettes.
Réduction
Nous avons estimé la taille des groupes selon nos expériences du modèle le but étant de réduire le plus possible le nombre d’animaux utilisés tout en assurant la robustesse statistique de notre étude.
Raffinement
Les souris seront observées tous les jours jusqu’à la mise à mort et les observations seront consignées dans une fiche de suivi. A la moindre apparition d’un signe de souffrance, un score sera calculé et des mesures seront prises. Tous les prélèvements de sang seront réalisés sous anesthésie générale.
Choix des espèces
Le laboratoire possède une expérience éprouvée de l’étude de la biogénèse des plaquettes dans les modèles murins. Les animaux seront utilisés au stade adulte, pubères âgés de 8 à 20 semaines maximum, tranche d’âge où il y a un intérêt à observer et analyser la biogénèse des plaquettes au stade adulte afin d’avoir des groupes représentatifs.
Elevage d’une lignée murine immunodéficiente à phénotype dommageable
- Recherche appliquée
- Cancers
- Recherche fondamentale
- Oncologie
9 660 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, 8 882 transférées vers d'autres projets d'expérimentation et les autres tuées. Issues du croisement de deux lignées immunodéficientes, elles portent un phénotype déclaré dommageable qui les rend vulnérables à toute infection, et sont élevées en conditions stériles pour que ce phénotype ne s'exprime pas. Le porteur indique que le génotypage combine tatouage des phalanges et biopsie de la queue sur des animaux de dix jours, geste qui peut provoquer un inconfort. Il revendique l'intérêt de ces souris pour "mimer les cancers humains" et présente la demande comme une simple déclaration d'élevage imposée par la réglementation.
Objectifs
La lignée de souris qui est l'objet de cette Demande d'Autorisation de Projet (DAP) est un croisement entre deux lignées immunodéprimées : les animaux issus de ce croisement sont donc fortement immunodéficients (sans défenses immunitaires). Leur phénotype (l'ensemble des caractères visibles) est par conséquent considéré comme dommageable : ils deviennent sensibles et vulnérables à tout pathogène, dont l'infection peut leur être délétère. Cependant, ce phénotype peut ne pas s'exprimer si leur élevage est réalisé dans des conditions sanitaires optimales : statut sanitaire contrôlé sans pathogène, hébergement en cages ventilées, manipulation sous hotte, utilisation d'équipements, d'aliment, d'eau de boisson et d'enrichissements stériles, ce qui est le cas dans notre Etablissement Utilisateur. Désormais la règlementation européenne nous demande de déclarer l'élevage de ces animaux à phénotype dommageable, même si ce phénotype ne s'exprime pas grâce aux conditions adéquates de maintien de cette lignée. C'est l'objet de cette demande.
Bénéfices attendus
Cette lignée est utilisée par de nombreuses équipes de notre Etablissement Utilisateur, étant immunodéficiente elle représente un modèle de choix en oncologie afin de pouvoir mimer les cancers humains. Elle est également très résistante aux rayons X, ce qui permet de combiner la chimiothérapie et radiothérapie lors de protocoles de traitement, et de s'approcher au plus près des protocoles thérapeutiques humains.
Procédures
Il y aura une biopsie de queue (1-2 mm) sur certains nouveaux-nés d'environ 10 jours, une seule fois, pour leur génotypage. Ce prélèvement dure quelques secondes.
Impact sur les animaux
L’élevage en lui-même de la lignée de souris qui fait l'objet de cette DAP ne présente pas de nuisance ou d’effet indésirables : étant donné les conditions d’hébergement et de soin, le phénotype délétère ne s’exprime pas. La technique de génotypage décrite dans cette DAP pour les animaux nécessaires au rafraichissement génétique est composée de 2 actes techniques invasifs: l'identification par tatouage des phalanges, et la biopsie de queue. Chacun de ces actes à lui seul n'induit pas de douleur, mais le cumul des deux actes de manière très rapprochée (quelques secondes d'intervalle) peut induire un inconfort léger et transitoire pour l'animal âgé de 10 jours.
Devenir
Procédure 1: Les animaux arrivant en fin de fertilité (environ 6 mois d'âge) sont mis à mort par inhalation d'un gradient de CO2. Les animaux destinés à être expérimentés sont transférés en zone d'Expérimentation et inclus dans d'autres DAP en utilisation continue. Procédure 2: Après génotypage, si le génotype n'est pas d'intérêt, les animaux seront mis à mort par inhalation d'un gradient de CO2. Si le génotype correspond à celui qui doit être utilisé pour le rafraichissement génétique, alors ils seront destinés à la mise en accouplement.
Remplacement
Les méthodes alternatives à l'expérimentation animale se développent de plus en plus, cependant pour certaines problématiques telles que l'étude de phénomènes physiologiques elles restent incomplètes et insuffisantes, puisqu'elles ne mettent pas en jeu toutes les interactions au sein d'un organisme vivant. De plus, les lignées de souris immunodéficientes restent très intéressantes pour appliquer des paramètres humains en oncologie sans risque de rejet.
Réduction
Nous essayons de prévoir nos plans de production au plus précis afin de ne pas surproduire. Tous les animaux sont utilisés soit en expérimentation soit en renouvellement de géniteurs. Seuls les animaux qui n'ont pas le génotype d'intérêt au moment du rafraichissement génétique seront sacrifiés.
Raffinement
Tous les animaux sont utilisés soit en expérimentation soit en renouvellement de géniteurs. Ils sont hébergés par couple pour les reproducteurs, ou par 5 pour les animaux de stock avant transfert en expérimentation. Nos conditions d'élevage permettent au phénotype dommageable de ne pas s'exprimer : cages ventilées, change sous hotte à la pince, litière, aliment, eau et enrichissements stérilisés. Ces derniers sont variés et adaptés au type d'animaux dans la cage (reproducteurs : plateforme+boule papier kraft+cotons; stock : plateforme+tunnel+cotons). Concernant les lots d'animaux qui doivent être génotypés (rafraichissement génétique), les préleveurs de notre Etablissement Utilisateur sont des expérimentateurs chevronnés et ont plusieurs années de pratique dans cette procédure de génotypage. Le geste est précis, rapide et maîtrisé. Ainsi l'inconfort et le stress de l'animal sont de courte durée.
Choix des espèces
Au sein de notre Etablissement Utilisateur, l'ensemble des équipes de recherche utilise le modèle souris pour sa facilité de manipulation technique, génétique, la rapidité de production de lots expérimentaux, et le grand nombre de pathologies humaines qu'il est possible de mimer Les animaux utilisés dans cette DAP sont déclarés dès leur naissance, génotypés aux environs de 10 jours (procédure 2), puis mis en accouplement à l'âge de 8 semaines (procédure 1), jusqu'à la fin de leur période fertile (environ 6 mois).
Evaluation de l’efficacité de molécules pour le traitement des accidents vasculaires cérébraux dans un modèle d’attaque thromboembolique chez le rat (acronyme : MATERAVC-2023)
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
308 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Chaque rat subit une chirurgie du cou de 40 minutes pour injecter des caillots dans une artère et déclencher un accident vasculaire cérébral, puis un traitement à tester et des tests comportementaux de J1 à J21 mesurant les déficits moteurs, avant la mise à mort et le prélèvement du cerveau. Le porteur indique que le modèle reproduit paralysie et déficits sensorimoteurs, et écrit vouloir "reproduire une gravité qui sera jugée sévère mais qui permette de maintenir des animaux dans un état acceptable". Il affirme qu'aucune méthode in silico ou in vitro ne modélise l'ischémie-reperfusion cérébrale, et résume les bénéfices en une seule phrase sur de possibles nouveaux traitements.
Objectifs
Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) sont la 2ème cause de mortalité dans le monde. Environ 80% des AVC sont induits par une interruption de la circulation sanguine dans le cerveau. A l’heure actuelle, le rt-PA est le seul médicament préconisé dans cette pathologie. Toutefois, ce traitement possède de nombreuses limites : efficacité limitée et risque de complication avec aggravation des symptömes. Ainsi, il parait indispensable de développer de nouveaux médicaments visant à traiter efficacement cette pathologie.
Bénéfices attendus
Cette étude pourra mettre en évidence de nouveaux traitements dans la lutte contre l'AVC.
Procédures
L'ensemble des animaux seront soumis à une chirurgie au niveau du cou afin de pouvoir injecter des caillots dans une artère pour induire l'accident vasculaire cérébral. Cet acte chirurgical durera 40 minutes sous anesthésie générale. Deux heures plus tard, sur animaux vigiles, un traitement sera administré. Avant et après chirurgie, un prélèvement sanguin sera réalisé sur animaux vigiles. Des séries de tests comportementaux, s'étalant de J1 à J21 post-AVC, seront réalisés pour une durée totale de 30 minutes maximum, afin de mesurer les déficits moteurs et sensoriels liés à l'accident vasculaire cérébral et la récupération au cours du temps des animaux. Enfin, à la fin du projet, un ensemble d'organes sera prélevé. Les procédures pouvant engendrer une douleur seront réalisées sous anesthésie générale associée à une analgésie.
Impact sur les animaux
L’hébergement en cage individuelle des animaux induits, nécessaire durant les 72h suivant la chirurgie, pour éviter qu’ils ne s’arrachent entre eux les points de suture ou le cathéter nécessaire au traitement, peut conduire à un stress par la limitation des interactions sociales directes. Le modèle par définition reproduit les effets d’un AVC à savoir : déficit sensorimoteur et lésions cérébrales. Cela peut occasionnellement entrainer des pertes d’équilibre, une faiblesse musculaire des membres opposés à la lésion et une atteinte des fonctions motrices. L’AVC est un évènement grave chez un patient et sa survie est engagée. Le modèle d’étude chez l’animal présente, lors de l’induction et durant les 48 premières heures suivant l’induction, des signes cliniques d’inconfort manifestes (paralysie). Certains animaux atteindront des stades qui nécessiteront un point d’arrêt anticipé et une mise à mort en conformité avec les recommandations éthiques. Pour évaluer les effets de notre composé, nous nous fixons comme objectif de reproduire une gravité qui sera jugée sévère mais qui permette de maintenir des animaux dans un état acceptable du point de vue éthique et conservant toute pertinence scientifique.
Devenir
Tous les animaux nécessaires à la réalisation de ce projet seront mis à mort 3 ou 21 jours après l’induction de l’AVC, c’est-à-dire à la fin de la procédure expérimentale 1 (seule procédure expérimentale), afin de récupérer le cerveau et les organes pour des analyses histologiques.
Remplacement
Le remplacement des expérimentations animales par des méthodes alternatives n’est pas envisageable dans le contexte de ce projet. Les études in silico ou in vitro ne permettant pas de prédire l’efficacité d’un traitement dans le cadre d’une intervention visant par exemple à limiter la taille des lésions cérébrales au cours d’un AVC thromboembolique chez l’Homme. Le nombre et la complexité des mécanismes mis en jeux au cours de l’ischémie-reperfusion du tissu cérébral chez l’Homme ne sont actuellement pas modélisés par des méthodes alternatives alors qu’ils sont présents de façon similaire chez le rat. L’ensemble de ces facteurs complexes ne peut donc être appréhendé qu’in vivo sur un modèle animal.
Réduction
Nous utiliserons le nombre minimum d’animaux nécessaire à la réalisation de ce projet mais permettant d’obtenir des résultats prédictifs et représentatifs. Sur la base de notre expérience de ce modèle, le nombre de rats utilisé pour chaque étude est réduit au minimum et révisé à la baisse au fur et à mesure de nos expériences tout en garantissant une interprétation statistique et scientifique des résultats. Ce modèle présente une variabilité importante en ce qui concerne les résultats obtenus lors des évaluations comportementales ou des observations neuroanatomiques post-mortem. Cette variabilité, bien que comparable à ce qui se passe dans la réalité clinique, entraine l’utilisation d’un nombre important d’animaux par groupe afin d’obtenir des résultats statistiquement exploitables.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans des cages standards répondant aux normes européennes actuelles. Les rats seront 3 par cage avec du papier kraft et une brique d'Aspen comme enrichissement, auront de la nourriture et de l’eau ad libitum. Leur bien-être sera suivi bi-quotidiennement par du personnel qualifié 5j/7 et quotidiennement pendant les week-ends et jours fériés. Une attention toute particulière sera portée aux animaux pendant la chirurgie (analgésie pré-opératoire, anesthésie générale, maintien de la température corporelle, désinfection et anesthésie locale du site d’incision) ainsi qu’après (analgésie post-opératoire). Le choix de la technique de sutures se portera sur la méthode des points séparés, offrant une plus grande résistance que le surjet par exemple, limitant le risque pour l’animal de rompre ses points. Après chirurgie, les animaux seront placés en cage individuelle dans une pièce dédiée chauffée à 28°C jusqu’à leur réveil. Pour pallier aux problèmes liés aux signes cliniques du modèle (perte d’équilibre, faiblesse musculaire, atteinte des fonctions motrices), les animaux seront habitués quelques jours avant la chirurgie à une nourriture sous forme de gel nutritif en plus de leurs granulés conventionnels. Ce gel riche en glucides et en électrolytes améliore la prise en charge des rats pendant les phases post-opératoires, et demeure davantage accessible (placé sur le sol de la cage, contrairement aux granulés situés en hauteur). Une litière à forte granulométrie sera également utilisée pour éviter les risques d’étouffement en phase post-opératoire. Même si la surveillance des animaux s’effectuera en continue, elle sera accrue pendant les premières heures de réveil et durant les 48h suivantes. Les critères d’arrêt de la douleur, de la souffrance et de l’angoisse seront pris en compte. Si en période postopératoire, un dépassement des points limites précédemment fixés est constaté, l’animal sera mis à mort dans des conditions éthiques. La remise en cage par 3 ne sera réalisée que lorsque la récupération des animaux sera suffisante (reprise de poids après la perte attendue liée à l’induction du modèle). Les animaux d’une même cage recevront le même traitement afin de limiter le risque de dominance d’un animal avec traitement sur un animal sans traitement par exemple. Une surveillance stricte des rats sera réalisée pendant l’intégralité du projet : pesée des animaux et contrôle des points limites.
Choix des espèces
Les mécanismes et les conséquences physiologiques de l’ischémie-reperfusion cérébrale sont similaires chez le Rat et chez l’Homme. Le Rat est donc une espèce pertinente pour modéliser les AVC thromboemboliques chez l’Homme. Les animaux utilisés seront des rats mâles Wistar Han de 300-350g à l’arrivée au laboratoire. Nous effectuerons notre modèle sur des adultes afin de pouvoir comparer les données de cette étude avec la majorité des données déjà disponibles sur les modèles d’AVC.
Lumière artificielle de nuit : perturbation des rythmes circadiens et santé visuelle
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
- Système nerveux
374 Psammomys obesus vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à modérés. Isolés en cage individuelle dès le sevrage, ils reçoivent une injection sous-rétinienne et jusqu'à 24 injections hebdomadaires et subissent des examens oculaires répétés sous anesthésie, pour étudier les effets de la lumière artificielle nocturne sur la rétine. Le porteur reconnaît que l'isolement prolongé induit du stress et que les anesthésies répétées peuvent entraîner une perte de poids. Il affirme qu'aucun modèle in vitro ou in silico ne reproduit l'ensemble des structures rétiniennes et qu'il faut travailler à l'échelle de l'animal entier.
Objectifs
Nous vivons dans un monde illuminé en permanence et l'exposition à la lumière artificielle la nuit (LAN) est devenue une réalité quasi universelle. Bien qu'elle soit essentielle à nos modes de vie modernes, il est clair que la LAN a des impacts négatifs sur la santé, en favorisant le développement notamment de cancers et troubles métaboliques. Il est également évident que ces effets néfastes sur la santé sont causés par des perturbations induites par la LAN dans notre horloge biologique. Cette horloge joue un rôle vital en coordonnant de façon optimale toutes nos fonctions physiologiques (sommeil, prise de repas et digestion,etc) au cours du cycle jour/nuit. L'oeil est doublement concerné par les processus circadiens car c’est par lui que la LAN entre dans l'organisme et perturbe le système circadien, et l'oeil est lui-même sous contrôle d'une "horloge" intrinsèque. Malgré cela, on sait peu de choses sur les effets de la LAN sur la santé oculaire et la vision. Notre laboratoire est l'un des rares à explorer activement cette question, et nous savons qu'une exposition aiguë à la LAN entraîne des changements spectaculaires dans le fonctionnement rythmique de la rétine. Notre hypothèse de travail est que, de manière analogue à l'horloge biologique principale, la perturbation induite par la LAN dans les rythmes de la rétine a un impact négatif sur la santé visuelle. À l'aide d'un modèle animal unique de rétine humaine riche en cônes, Psammomys obesus, les deux EU impliqués dans ce projet multisite ont montré que l’exposition chronique à la LAN (lumière intense en début de nuit) telle qu’elle se produit dans le travail posté, induit une altération de la structure rétinienne et de la fonction visuelle à long terme (résultats non publiés). Nos objectifs sont de comprendre dans le même modèle animal et le même paradigme d'exposition lumineuse, les effets (moléculaires et cellulaires) de la LAN sur la santé rétinienne, de déterminer quelle part de la lumière est responsable des effets toxiques et de d'évaluer si un traitement (anti-oxydant) à la vitamine E peut contrecarrer les effets à long terme de la LAN.
Bénéfices attendus
Nous espérons que nos résultats généreront de nouvelles connaissances et de nouveaux cadres conceptuels concernant les mécanismes de dégénérescence dans la rétine déclenchée par un éclairage environnemental aberrant (une lumière trop intense pendant la nuit). Ils doivent aider à définir recommandations pour limiter l'exposition à un tel éclairage chez l'homme et en particulier chez les patients souffrant de maladies rétiniennes.
Procédures
138 Psammomys obesus sont inclus dans une procédure comprenant une injection sous-rétinienne (réalisée dans l'EU 1). Tous les animaux feront l’objet d’une analyse fonctionnelle de la vision à l'aide de trois méthodes: tomographie par cohérence optique, fond d'oeil (tous deux réalisés dans EU2) et électrorétinographie (réalisé dans EU1). L'injection sous-rétinienne (EU1) s’effectue sous anesthésie gazeuse suivie d’une anesthésie locale et de l’application d’un gel limitant le dessèchement de l’oeil, environ 10 minutes pour chaque animal. Les méthodes employées pour l’étude fonctionnelle de la vision sont non invasives, ne provoquant pas de souffrance particulière. Ces trois méthodes d'une durée de 15 à 60 minutes maximum chacune sont réalisées sous anesthésie gazeuse (imagerie, EU2)) ou par voie sous-cutanée (électrorétinographie, EU1). Chaque animal subira au maximum 3 examens par imagerie de l'oeil et 3 examen par électrorétinographie (examen fonctionnel). Le traitement pharmacologique (EU1) mettra en jeu des injections hebdomadaires pendant toute la durée de la procédure soit au maximum 24 injections d'une durée de 1 minute. Le traitement à la vitamine E (EU1) impliquera une injection sous-cutanée hebdomadaire pendant toute la durée de la procédure soit 24 injections au maximum d'une durée de 1 minute.
Impact sur les animaux
Les animaux peuvent être soumis à différentes nuisances listées ci-dessous : 1) Impact généré par la LAN : nous nous attendons à une potentielle altération du système circadien et de l’humeur pour des animaux exposés pendant plusieurs mois. 2) A partir du sevrage et jusqu’à la fin des procédures, les animaux seront placés dans des cages individuelles pour mieux contrôler les conditions d'exposition lumineuse. L’isolement sur une longue période est susceptible d’induire du stress chez les Psammomys obesus. 3) Les animaux seront soumis à des anesthésies susceptibles d'altérer le bien-être de l'animal. 4) les animaux seront soumis à des injections susceptibles d’induire une douleur modérée, un risque infectieux et/ou inflammatoire. 5) Les animaux seront également soumis à électrorétinogrammes, susceptibles d’induire des anomalies oculaires dans certains cas (inflammation, infection, rougeur, opacité…). Liée à ces procédures, l'administration répétée d'anesthésies chez Psammomys obesus peut entraîner une perte de poids (10%) dans certains cas, indiquant une complication métabolique. 6) Des effets délétères du traitement à la vitamine E peuvent être observés, tels qu'une diminution de la pression artérielle, des problèmes de coagulation. 7) L'injection intra-péritonéale peut causer de la douleur, un stress et une inflammation chez le rongeur en raison de l'introduction d'une aiguille dans l'abdomen.Le transport entre les deux EU pourrait induire un stress aigu transitoire chez les animaux.
Devenir
Tous les animaux sont mis à mort en fin de procédure pour prélèvements.
Remplacement
Le but de ce projet est d’évaluer l’impact d’une exposition anormale à la lumière sur la vision en étudiant plus particulièrement les altérations du système circadien de la rétine. A l’heure actuelle, il n’est pas encore possible de modéliser in vitro et/ou in silico l’ensemble des structures impliquées de la rétine, ce qui nécessite donc d’avoir recours au modèle animal. Le projet nécessite la réalisation d’expériences dans un environnement intégral, à l’échelle de l’animal.
Réduction
Le nombre d’animaux a été choisi dans le respect des règles statistiques en vigueur, en minimisant le nombre d’animaux utilisés. Il a été déterminé par calcul de puissance à l’aide d’un logiciel, et sur la base de notre connaissance du modèle Psammomys obesus, des techniques utilisées et de nos expériences à ce sujet, ainsi que sur la littérature scientifique. De plus, afin de réduire le nombre total d'animaux: - Nous utilisons des approches non invasives et longitudinales ne conduisant pas à la mise à mort de l'animal. Les animaux utilisés lors des approches non-invasives seront utilisés dans le cadre d'une procédure ex-vivo, après prélèvements post-mortem des globes oculaires. De plus, nous utiliserons les mâles et les femelles de nos portées, puisque que nos résultats antérieurs n’ont pas montré d’effet du sexe sur la dégénérescence rétinienne induite par la LAN. Nous réaliserons des analyses statistiques pertinentes robustes et adaptées à nos groupes.
Raffinement
Pour réduire l'impact de l'isolement, les animaux sont hébergés en cages ouvertes ce qui permet de maintenir les contacts visuels et olfactifs entre les congénères. Pour optimiser leur croissance, les animaux dont le poids est inférieur à la moyenne (en tenant compte de la dispersion des valeurs), disposeront d’un biberon à tétine longue pour leur faciliter l’accès à la boisson, ainsi que des croquettes directement dans leur cage. En cas de problème d’alimentation récurrente objectivé par une perte de masse, les animaux auront accès à de la nourriture gélifiée directement dans une coupe dans la cage et les dents des animaux seront vérifiés. Les différents examens seront réalisés sous anesthésie et/ou analgésie. Durant ces procédures la température de l’animal sera maintenue à l’aide d’un tapis chauffant. Après les procédures les animaux seront suivis quotidiennement à l’aide d’une grille de score permettant d’objectiver différents paramètres (apparence, poids, examen clinique). A partir des grilles de score des points limites ont été définis, permettant de soustraire immédiatement l'animal à la souffrance. Les animaux sont transportés dans des boites de transport pour animaux de laboratoire contenant litière et enrichissements type bâton et frisure. De la nourriture et de l'eau gélifiée sont ajoutés pour que l'animal puisse se nourrir et s'hydrater sans risque d'écoulement de l'eau. Durant le transport selon la température extérieure, la voiture sera chauffée pour éviter toute hypothermie aux animaux. Les animaux seront transportés pendant le jour donc sans déphasage du cycle lumière/obscurité. L'état de santé des animaux sera évalué avant et après les procédures sur chaque site.
Choix des espèces
Psammomys obesus a une rétine remarquablement riche en cônes et représente un modèle animal pertinent de vision centrale, primordiale pour la vue humaine. Dans la nature, ces animaux sont sevrés après 20 jours et atteignent la taille adulte au bout de 4 mois. Ils deviennent sexuellement matures à 3-6 mois. L'espérance de vie est 14-18 mois, et six ans en captivité. Les animaux seront exposés à la LAN dès l'âge de 2 mois et maintenus dans ce régime plusieurs semaines. Les injections sous-rétiniennes seront pratiquées sur des animaux à P15.
Etude de l’interaction des cellules endothéliales de la barrière hémato-encéphalique avec les lymphocytes
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
- Système nerveux
2 984 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à sévères, 150 étant classées en gravité sévère. Une pathologie neuro-inflammatoire est induite par injection intra-péritonéale et 100 souris chimères subissent une irradiation, pour étudier le passage des lymphocytes dans le système nerveux central. Le porteur indique que les souris malades présentent perte de poids et troubles moteurs, et mentionne des tests comportementaux sans préciser lesquels. Sur le remplacement, il affirme qu'aucune méthode alternative ne fournit de résultats exploitables et décrit son modèle comme "unique".
Objectifs
L'objectif de notre projet est d'étudier les interactions entre les lymphocytes et les cellules endothéliales de la barrière hémato-encéphalique afin de cerner les mécanismes et particularités permettant un passage des lymphocytes dans le système nerveux central et le rôle de ce passage en condition physiologiques et pathologiques.
Bénéfices attendus
Ce projet permet de mieux comprendre les interactions entre système immunitaire et système nerveux central, en condition physiologique afin de comprendre les conséquences de ces interactions en terme de susceptibilité aux infections, aux maladies auto-immunes mais aussi dans le cadre du vieillissement et des pathologies neurodégénratives. En conditions pathologiques, les modèles développés, in vitro et in vivo permettent de tester de nouvelles molécules thérapeutiques.
Procédures
Une pathologie neurologique inflammatoire sera induite par injection intra péritonéale unique chez certains animaux, pathologie qui pourra être surveillée pour étude entre 2 jours et 90 jours. Certains animaux seront des modèles de souris chimères et subiront une irradiation (100 souris) unique de 6 minutes et 36 secondes.
Impact sur les animaux
Une pathologie neurologique est attendue lors de l'étude de la condition pathologique. Dans ce cas les souris présentent des signes cliniques (perte de poids, troubles moteurs) et immunologiques qui seront alors surveillés.
Devenir
Au total l'ensemble des animaux sera mis à mort afin de pouvoir quantifier et étudier l'infiltrat lymphocytaire dans le système nerveux central.
Remplacement
L’étude de l’implication des cellules endothéliales dans la migration des lymphocytes dans le système nerveux central via la reconnaissance de l’antigène, nécessite des modèles in vivo capables de tenir compte de nombreuses voies physiologiques intégrées telles que l’activation et la différenciation lymphocytaire in vivo, la migration cellulaire, l’entrée et l’activation dans le tissu cible. Il n’existe pas actuellement des méthodes alternatives à ces études in vivo pour l’obtention de résultats scientifiques exploitables et pertinents des pathologies humaines. Notre modèle d’étude unique permet d’obtenir des informations nouvelles et importantes concernant les affections neuro-inflammatoires.
Réduction
Le nombre de souris nécessaire a été déterminé d'après les conditions minimales nécessaires à une puissance statistique permettant d'établir des conclusions statistiques recevables. Les animaux de ces procédures étant utilisés pour des expérimentations in vivo ou in vitro pour générer des cultures primaires, le nombre peu difficilement être réduit. Cependant, la nouvelle version de ce protocole intègre une révision à la baisse des effectifs estimés en raison des premiers résultats d'étude sur les lymphocytes CD4 ayant mis en lumière des difficultés techniques non résolvables à l'heure actuelle. L'ensemble des organes étudiés sont prelevés chez les souris (système nerveux central mais aussi rate, ganglions, et tube digestif) afin de réduire le nombre d'animaux à utiliser.
Raffinement
Les animaux inclus dans les procédures en condition pathologiques ou dans la procédure chimère auront une surveillance accrue afin d'identifier rapidement tout signe de souffrance anormale induisant son exclusion de la procédure et sa mise à mort. Les points limites à surveiller identifiés sont : Activité extrême (grattage ou léchage anormal) - Posture (courbée ou prostrée) - Aspect (perte de poids, déshydratation, poil hérissé, taches) - Absence de toilettage et diminution de l’appétit - Respiration anormale (rythme et mouvement) - Stéréotypies et hyperactivité (démangeaisons, léchage) - Présence d’anomalie (blessure, inflammation). Les procédures invasives seront réalisées sous anesthésie après une anesthésie gazeuse par isoflurane. Les animaux seront au maximum 5 par cage et auront un enrigissement permettant une stimulation de leurs comportements naturels et l'amélioration de leur bien être selon les recommandations en cours dans l'établissement utilisateur. Lors du suivi par test comportemental, les animaux auront une période d'entrainement progressive de 3 jours avant de débuter les tests comportementaux mesurés.
Choix des espèces
L’espèce animale utilisée dans ce projet (souris) offre la possibilité de développer de nombreux modèles mimant de multiples pathologies humaines (maladies infectieuses, maladies inflammatoires) comme en témoigne les nombreuses références bibliographiques. Notre modèle, floxé, a été développé dans cette espèce et aucune autre espèce d’animaux possédant ce transgène n’est disponible. De plus, l’utilisation de la souris permet une compatibilité cellulaire avec les autres modèles murins développés. Il est également important de souligner que nous disposons chez la souris d’outils précieux (anticorps monoclonaux, plasmides, etc …) qui sont indispensables pour disséquer les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués. Par ailleurs, cette espèce présente certains intérêts pratiques décisifs justifiant l’utilisation des souris comme modèles dans ce type de projet : faibles coûts, cycles de reproduction courts, facilité de manipulation et une bonne adaptabilité aux conditions expérimentales. Adultes entre 6 et 16 semaines d’âge car nous avons besoin d'animaux adultes qui ont un développement des systèmes immunitaire et nerveux central complet pour nos expériences. Seule la procédure 1 pour l'induction du modèle est réalisée plus tôt.
Impact de l’administration chronique de médicaments psychoactifs sur la cognition et les mécanismes associés chez le rat
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
312 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Seuls des mâles sont retenus, recevant chaque jour pendant six semaines un antidépresseur ou du tramadol par micropipette, puis passant des tests comportementaux nommés, piscine de Morris, actimétrie et reconnaissance d'objet, avant une mise à mort par overdose d'anesthésique et décapitation pour prélever le cerveau. Le porteur décrit les troubles cognitifs recherchés, sédation, confusion et pertes de mémoire, comme l'objet même de l'étude. Il affirme qu'aucune approche in vitro ou in silico ne reproduit la "complexité de notre organisme" et justifie le rat par son "large répertoire comportemental" et son volume sanguin.
Objectifs
L’objectif de cette étude est d’évaluer l’impact de l’administration chronique de médicaments psychoactifs sur la cognition et l’équilibre chez le rat. Nous souhaitons évaluer en particulier l’impact de l’administration chronique des antidépresseurs, largement prescrits chez la personne âgée du fait de la présence de troubles anxiodépressifs dans cette population. Les médicaments ayant une activité anticholinergique, comme certains antidépresseurs, sont un facteur de risque de troubles confusionnels, c’est-à-dire une altération de la vigilance ou des capacités attentionnelles. Cela peut toucher l’ensemble des fonctions cognitives : mémoire, orientation temporo-spatiale… Son incidence est élevée chez les personnes âgées et sa survenue associée à une augmentation de la morbi-mortalité. Cette étude permettra également d’évaluer le lien entre troubles cognitifs et potentiel anticholinergique des antidépresseurs testés. L’objectif de notre étude est donc d’évaluer les effets cognitifs à court et long terme de différents antidépresseurs, appartenant à des classes médicamenteuses différentes et ayant une affinité différente sur les récepteurs muscariniques, dans un modèle rongeur. Les différents effets observés seront comparés selon la population observée (animaux jeunes ou âgés). Dans le but de valider le protocole mis en place, et pour avoir une évaluation la plus sensible possible des troubles cognitifs, nous réaliserons ce même protocole une première fois avec le tramadol. En effet, le tramadol est une substance active connue pour ses effets indésirables négatifs sur la cognition et ses effets sont décrits dans la littérature. Il altère notamment les performances mnésiques. De plus, la méthode d’administration que nous souhaitons utiliser pour l’ensemble de cette étude n’a, à notre connaissance, jamais été utilisée pour le tramadol. Il s’agit de l’administration de substances actives par micropipette (méthode MDA pour Micropipette-guided Drug Administration) à l’aide de lait concentré sucré dilué au 3/10. Le tramadol sera donc utilisé pour valider le protocole mis en place et son utilisation. Ce protocole sera ensuite répété pour les antidépresseurs à tester : duloxétine, citalopram, paroxétine et imipramine. Les effets de ces différentes substances actives sur la cognition des animaux jeunes ou âgés seront évalués et pourront confirmer ou infirmer les effets observés chez l’Homme.
Bénéfices attendus
Cette étude permettra d’abord de développer un protocole complet d’étude des troubles cognitifs d’origine iatrogénique chez l’animal. Ce protocole sera ensuite utilisé pour l’identification des médicaments psychoactifs à risque d’entrainer des troubles cognitifs et potentiellement accroître le risque de chute, notamment chez la personne âgée. Ainsi, nous espérons prévenir l’apparition de ces troubles chez la personne âgée et ainsi avoir une action préventive en apportant un conseil quant aux posologies les plus adaptées chez la personne âgée ou des alternatives thérapeutiques lorsqu’il en est possible.
Procédures
Les animaux seront soumis à une administration quotidienne de substance active par micropipette pendant 6 semaines soit un total de 42 administrations. Lors de nos précédents travaux, nous avons mis en évidence que la durée de cette administration est d’une minute environ. Ces administrations seront précédées d’une pesée de chaque animal soit 42 pesées au total (1 minute par pesée).
Impact sur les animaux
Plusieurs tests comportementaux seront réalisés durant l’étude : piscine de Morris, actimétrie, reconnaissance d’objet. Ces tests peuvent entrainer un stress chez les animaux. Concernant les molécules administrées, elles peuvent entrainer des troubles cognitifs chez les animaux, c’est ce que nous cherchons à évaluer. Le tramadol est un antalgique de palier II, pouvant entraîner des troubles digestifs comme une constipation. La duloxétine est un IRSNa pouvant avoir un effet sédatif. La paroxétine et le citalopram sont des ISRS pouvant entrainer des troubles digestifs, une confusion par hyponatrémie, une somnolence. L’imipramine est un antidépresseur tricyclique pouvant entrainer une sédation, une confusion, une constipation.
Devenir
Tous les animaux de l’étude seront mis à mort à la fin de la procédure. En effet, la récupération de pièces cérébrales conditionne les études électrophysiologiques ex-vivo, sur tranches de cerveau. Par conséquent, ceux-ci seront mis à mort à l’issu du dernier test comportemental. Ces analyses nous permettent d’évaluer si l’administration chronique des différentes substance actives étudiées affecte la plasticité synaptique. Lors de la mise à mort, des prélèvements sanguins seront également réalisés pour un dosage sanguin en substances actives.
Remplacement
Des études in vitro ou in silico ne permettent pas de mettre en évidence l’impact de la consommation chronique de substances actives dans l’apparition de troubles cognitifs et de l’équilibre. Il ne serait pas non plus possible de démontrer les mécanismes mis en jeu dans l’apparition de ces troubles. En effet, ce qui fait la complexité de la compréhension de l’installation des effets indésirables médicamenteux est justement la complexité de notre organisme (système sensoriel, système musculosquelettique, système nerveux etc.). Ce système complexe est modulé en fonction de nombreux facteurs, extrinsèques (liés à l’environnement, mode de vie) comme intrinsèques. Parmi les facteurs intrinsèques, on retrouve la prise de médicaments, qui peut entrainer des modifications physiopathologiques chez les patients. S’ajoute à cela un autre facteur intrinsèque, l’âge, qui va induire, là encore, une variabilité pharmacocinétique et pharmacodynamique. Il est donc nécessaire de réaliser ces tests comportementaux in vivo car il est impossible de prévoir la résultante cognitive à toutes ces contraintes. De plus, nos résultats seront comparés aux données obtenues chez l’Homme lors de nos précédents travaux, il est donc important de travailler chez l’animal pour avoir une meilleure comparabilité, le rongeur ayant un large répertoire comportemental, les résultats seront comparables à ce qui peut être observé chez l’Homme. Pour les enregistrements électrophysiologiques, nous avons besoin de tranches de cerveaux obtenues à partir d’organismes ayant été exposés de façon chronique aux substances actives d’intérêt dans notre projet. La technique utilisée dans notre étude est la MultiElectrode Array (MEA). Celle-ci permet de réaliser des enregistrements extracellulaires et fournit une vue globale du réseau neuronal. Les études électrophysiologiques consisteront en l’enregistrement de potentiels par l’évaluation de la transmission de base et de la potentialisation à long terme dans l’aire CA1 hippocampique (tranche d’hippocampe). Nous avons également besoin d’échantillons sanguins pour réaliser des dosages pharmacocinétiques, ce qui n’est pas possible in vitro ou in silico. Nous avons choisi le modèle rat afin d’avoir un répertoire comportemental plus large et un volume sanguin plus important pour nos prélèvements et ainsi réaliser les dosages nécessaires.
Réduction
Le nombre d’animaux prévus dans les expérimentations a été réduit à son strict minimum. Seuls des mâles seront utilisés dans cette étude afin de réduire le nombre d'animaux nécessaires. Dans la littérature, les mâles représentent la majorité des animaux utilisés dans la recherche sur les rongeurs. Notre méthode d’administration est par voie orale par micropipette en utilisant du lait concentré sucré dilué. Après la puberté, les femelles montrent une nette augmentation de la préférence pour la saccharine, qui est en partie sous contrôle hormonal. Après la maturation, les mâles préfèrent une solution de glucose, tandis que les femelles préfèrent une solution de saccharine. Les femelles préfèrent également des concentrations plus élevées de saccharine que les mâles. Le lait concentré sucré contient du sucre de betterave et du sucre de canne, qui sont tous deux des saccharoses. Si les rats mâles sont suffisamment motivés pour prendre la micropipette, les femelles le seront encore plus. Des groupes de 12 rats mâles seront formés afin d’avoir une puissance statistique suffisante. De plus, en utilisant des rats (et non des souris), nous pouvons réduire le nombre d’animaux utilisés car le rat possède un volume sanguin plus important que celui de la souris et nous permet donc de pouvoir effectuer tous les dosages sanguins en un seul prélèvement. Tous les animaux utilisés pour les études comportementales seront également utilisés pour les études post-mortem ce qui permet de réduire considérablement le nombre d’animaux.
Raffinement
Diverses mesures seront prises pour raffiner les expérimentations qui ne seront réalisées que par du personnel formé et ayant un livret de compétences à jour. Les animaux seront hébergés par deux tout au long de l’expérimentation dans des cages standards, répondant aux normes d’éthique. La stabilité des groupes permettra de réduire une éventuelle agressivité. Les animaux seront maintenus dans des conditions contrôlées d’hébergement, c’est-à-dire dans un environnement stabilisé en température, hygrométrie, luminosité et en cycle normal. Après leur arrivée au laboratoire, les animaux ne seront pas manipulés (hormis la surveillance quotidienne et le change de cage bi-hebdomadaire) pendant 1 semaine afin de les laisser s’acclimater à leur nouvel environnement. La semaine suivante, les animaux seront habitués à leur expérimentateur, pendant 5 min par jour, afin de réduire le stress lié aux manipulations. Lors des tests comportementaux, les rats seront placés dans la pièce expérimentale 1h avant le début des tests pour s’acclimater à la pièce. Leur environnement est enrichi avec des lamelles de papier kraft et un rouleau de carton afin d’assurer un enrichissement minimum, permettant aux animaux de trouver un abri en cas de conflit et d’avoir une activité minimale (construction de nid). L’eau sera fournie ad libitum et l’apport en nourriture sera contrôlé. Leur poids sera mesuré tous les jours et un responsable des animaux vérifiera leur apparence physique externe (poils hérissé, chromodacryorrhée…) ou des changements de comportement (attitude de prostration, animal ne répondant plus à son environnement ou réagissant de manière inhabituelle à l’expérimentateur, réduction importante de l’activité motrice…). Un animal présentant un tel état de mal-être ou de souffrance sera immédiatement exclu de l’étude et une discussion sera entreprise avec des membres de la SBEA concernant son éventuelle mise à mort sous anesthésie et analgésie si jugé nécessaire (cf grille de points limites). Lors de la mise à mort des animaux, une overdose d’anesthésique sera réalisée sous isoflurane suivie d’une décapitation pour récupération des cerveaux.
Choix des espèces
L’espèce choisie est la rat (Rattus norvegicus), il s’agit avec la souris, d’espèces très utilisées en recherche pré-clinique. Le rat est une espèce facile à maintenir, en termes de coût et de place, son comportement est bien connu et détaillé dans la littérature et sa proximité génétique avec l’espèce humaine permet d’accéder à des mécanismes cérébraux communs et à des fonctions cognitives et des comportements en beaucoup de points similaires et mesurables (anxiété, mémoire, locomotion). Du fait de sa taille supérieure, le rat possède un plus grand volume sanguin que la souris et permet donc d’augmenter le nombre d’analyses sanguines réalisées tout en réduisant le nombre d’animaux utilisés Pour les expérimentations sur rats jeunes, des rats âgés de 6 semaines seront utilisés. Ils auront plus de 4 mois pour l’étude de la plasticité synaptique hippocampique par électrophysiologie, leur croissance et développement cérébral seront atteints. Pour les expérimentations sur rats âgés, des rats âgés de 22 semaines seront utilisés. Ce groupe permettra de réaliser une comparaison avec le groupe de rats jeunes.
Cibler les protéines de sporozoïtes de Plasmodium pour prévenir le paludisme dans un modèle murin
- Recherche appliquée
- Maladies infectieuses
430 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections répétées de parasites et de protéines, sont exposées 45 minutes à des piqûres de moustiques sous anesthésie et subissent des prélèvements de sang tous les un à deux jours, pour tester des protéines de Plasmodium comme cibles vaccinales contre le paludisme. Le porteur indique que l'infection provoque affaiblissement, anémie et symptômes neurologiques, et que les animaux sont tués avant d'atteindre les points limites. Il écarte le remplacement au motif qu'aucune culture in vitro continue du parasite n'existe et qu'il faut un "organisme muni d'un système immunitaire", tandis que la preuve de concept vaccinale annoncée reste au conditionnel.
Objectifs
Ce projet s'inscrit dans la recherche de nouvelles cibles vaccinales ou thérapeutiques ciblant la phase hépatique du paludisme, qui constitue la première étape d'infection chez l'homme après la transmission de Plasmodium, le parasite responsable du paludisme, par un moustique. Plusieurs protéines de Plasmodium ont été identifiées comme jouant un rôle essentiel au cours de l'infection et constituent des cibles vaccinales potentielles. Dans ce projet, nous utiliserons un modèle murin d’infection par Plasmodium berghei pour caractériser la fonction de ces protéines et tester si elles sont des cibles potentielles pour des anticorps neutralisants.
Bénéfices attendus
Ce projet devrait d'une part améliorer notre compréhension des mécanismes d'infection du foie par Plasmodium au cours du paludisme, d'autre part apporter la preuve de concept que de nouveaux antigènes de Plasmodium peuvent être ciblés par des anticorps neutralisants. La validation pré-clinique de nouvelles cibles vaccinales pourrait ouvrir de nouvelles perspective pour lutter contre le paludisme.
Procédures
Administrations sur animaux vigiles: injection intrapéritonéale d'anesthésiants (1 injection, durée 10 secondes), injection sous-cutanée de protéines (3 injections espacées de 2 semaines, durée du geste 10-15 secondes), injection intrapéritonéale de parasites (1 injection, durée du geste 10 secondes), injection intraveineuse de parasites (1 injection, durée du geste 10 secondes), administration orale de médicament (prise unique, durée du geste 10 secondes), administration de médicament dans l'eau de boisson (durée 7 à 10 jours). Prélèvements sur animaux vigiles: prélèvement d'une goutte de sang ( tous les 1 à 2 jours pendant 3 à 21 jours, durée du geste 10 secondes). Prélèvements sur animaux anesthésiés: prélèvement de sang (acte unique, durée 10 minutes). Exposition d'animaux anesthésiés à des piqûres de moustiques (pendant 45 minutes). Imagerie en bioluminescence sur animaux anesthésiés (pendant moins de 5 minutes).
Impact sur les animaux
Stress lié à la contention, douleur de courte durée lors des injections intrapéritonéales, intraveineuses ou sous-cutanées sur animaux vigiles, stress ou douleur de courte durée lors de l'administration orale de médicament sur animaux vigiles, douleur de courte durée lors des prélèvements sur animaux vigiles, douleur au site des injections sous-cutanées, risques associés à l'anesthésie (hypothermie, détresse respiratoire), contraintes liées à l'infection elle-même (affaiblissement, anémie, symptômes neurologiques).
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés à la fin des procédures par des méthodes réglementaires, soit parce que des prélèvements sont nécessaires pour des analyses post-mortem, soit pour éviter d'atteindre des points limites chez les animaux infectés.
Remplacement
Le projet vise à caractériser dans un modèle murin la fonction de protéines essentielles du parasite Plasmodium, l'agent du paludisme, et à évaluer l'efficacité d'une vaccination contre ces protéines. Il n'existe pas à l'heure actuelle de système de culture continue de Plasmodium berghei in vitro permettant le remplacement du modèle murin pour les études fonctionnelles. D'autre part, l'analyse de l'effet protecteur d'une immunisation nécessite le recours à un organisme muni d'un système immunitaire (en l'occurence la souris) pour pouvoir étudier les réponses anticorps.
Réduction
Au total ce projet utilisera 430 souris. Ce nombre a été réduit au minimum pour permettre de réaliser les prélèvements nécessaires aux études fonctionnelles. Pour les immunisations, la taille des effectifs a été établie à l'aide d'un calcul de puissance pour permettre de détecter un effet significatif par des tests statistiques adaptés.
Raffinement
Afin de contribuer au raffinement des procédures, les animaux sont hébergés avec leurs congénères (2 à 5 par cage) dans un milieu enrichi (lanières de papier Kraft ou équivalent). Les conditions environnementales des locaux d’hébergement sont réglementaires. Une période d’acclimatation d’une semaine sera observée avant le début des expérimentations. Une période d'habituation sera également respectée dans l'appareil de contention avant les injections intraveineuses sur animaux vigiles, afin de réduire le stress. Certaines procédures sont réalisées sous anesthésie et analgésie pour prévenir la douleur. La mesure de la charge parasitaire par bioluminescence est une méthode peu invasive, contribuant au raffinement des procédures. La présence de points limites définis permettra d'éviter la souffrance liée aux complications de l'infection par Plasmodium berghei. Afin de faciliter l’alimentation et l'hydratation chez les animaux infectés par Plasmodium, la nourriture pourra être donnée sous forme de bouillie ou de gel directement dans la cage. L'état de santé des animaux sera surveillé quotidiennement par du personnel compétent, pour vérifier l’apparence et l’état clinique des animaux, la prise alimentaire et hydrique ainsi que leur comportement, afin de détecter toute modification suggérant une douleur, une souffrance ou une détresse.
Choix des espèces
La souris est un modèle animal permettant des études fonctionnelles chez Plasmodium berghei, un parasite qui reproduit de multiples aspects de l'infection par les parasites infectant l'homme. Ce modèle est en particulier pertinent pour étudier la fonction de protéines essentielles du parasites, dans le but d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. La souris est également un hôte doté d'un système immunitaire permettant d'évaluer l'efficacité de stratégies de vaccination contre le paludisme. Dans ce projet, nous utiliserons des souris adultes, âgées de 6 à 10 semaines au début des procédures, conformément aux protocoles classiques utilisés dans ce type d'étude.
Caractérisation du métabolisme glucidique chez des souris atteintes de glycogénose de type III.
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
40 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Porteuses par transgénèse d'une glycogénose de type III, elles subissent des biopsies de la queue, des jeûnes répétés de 6 à 12 heures, des injections intra-abdominales puis des incisions de la queue pour mesurer leur glycémie, avant un prélèvement sanguin terminal et la mise à mort pour prélever foie, reins et intestins. Le porteur indique que le jeûne peut provoquer des hypoglycémies avec prostration et refroidissement, et que 10 à 30 % de ces souris développent des tumeurs du foie entre 15 et 18 mois. Sur le remplacement, il affirme que l'étude de la régulation du sucre entre organes impose de travailler sur l'organisme "en entier" et conclut au recours à la souris.
Objectifs
Le glycogène est la forme de stockage de sucre apporté par l’alimentation. Il est principalement accumulé dans le foie et dans les muscles. Sa dégradation par le foie permet de libérer du sucre dans le sang pour maintenir la glycémie (concentration de sucre dans le sang) autour de 1g/L, et cela dès la fin d’un repas. Une baisse de la glycémie en dessous de 0,7 g/L est appelée hypoglycémie. La glycogénose de type III est une maladie génétique rare due à l’absence de l’enzyme qui permet la dégradation du glycogène en molécule simple de sucre. Cette maladie se caractérise, dès le plus jeune âge, par des hypoglycémies, lors de jeûnes courts, et l’accumulation de glycogène dans le foie. Il est connu que ces patients peuvent maintenir leur glycémie en induisant la production de sucre par l’organisme par une autre voie métabolique à partir de substrats comme les acides aminés (produits de dégradation des protéines). Ainsi, pour éviter les hypoglycémies qui peuvent être fatales, les patients doivent manger régulièrement, en privilégiant les sucres lents (maïzena cru) et des aliments riches en protéines. Ce projet a pour objectif de caractériser les conséquences exactes de l’absence de la dégradation du glycogène sur le métabolisme du foie et la régulation de la glycémie, en déterminant le rôle des deux autres tissus capables de produire du sucre, les reins et l’intestin. Pour cela, nous disposons d’un modèle de souris transgéniques qui développent les mêmes symptômes que les patients atteints de glycogénose de type III. Nous proposons d’étudier la régulation de la glycémie à partir de différents substrats qui sont connus pour être préférentiellement utilisés par le foie ou par les reins/l’intestin. Ceci nous permettra d’identifier la contribution de ces 3 organes dans le maintien de la glycémie chez les patients atteints de glycogénose de type III. Nous étudierons aussi le métabolisme hépatique, rénal et intestinal après un jeûne limité à 12h, temps nécessaire pour l’utilisation des stocks de glycogène du foie chez les souris saines. Ce projet devrait permettre de mieux définir les mécanismes moléculaires permettant aux souris atteintes de glycogénose de type III de maintenir leur glycémie et d’évaluer le rôle des reins et de l’intestin en l’absence de dégradation des stocks de glycogène par le foie.
Bénéfices attendus
A terme, ce projet devrait permettre de mieux caractériser l’adaptation du métabolisme chez des souris atteintes de glycogénose de type III pour maintenir une glycémie physiologique, évitant le décès des souris par hypoglycémie lors de jeûne court. Notre hypothèse est que les reins et l’intestin pourraient compenser la perte de la production de sucre par le foie. Ainsi, ce projet devrait mettre en exergue la contribution des reins et de l’intestin dans le maintien de la glycémie. Cette étude permettra aussi de comprendre les mécanismes moléculaires induits chez les patients traités par des régimes enrichis en protéines. Ces régimes sont connus pour apporter des acides aminés, après dégradation des protéines, qui sont utilisés comme substrats pour produire du sucre, principalement par les reins et l’intestin, alors que le foie ne peut pas produire de sucre à partir de ces acides aminés.
Procédures
Les souris subissent une biopsie de l’extrémité de la queue qui est un geste qui dure quelques secondes. Les souris seront soumises à 2 périodes de jeûne de 6 h, et à une période de jeûne de 12h. Pour déterminer l’effet des 2 produits administrés aux souris, la solution sera injectée progressivement, en environ 30 sec-1 min, dans l’abdomen des souris. Leur glycémie sera ensuite mesurée sur une période de 2 heures, après l’incision de l’extrémité de leur queue. L’incision est un geste très rapide qui dure 1 ou 2 secondes, et qui sera réalisé juste avant l’injection des produits à tester. Une prise de sang sera réalisée en moins de 1 minute, avant la mise à mort des souris. Au total, l’expérimentation s’étalera sur 3 semaines.
Impact sur les animaux
- Les souris atteintes de glycogénose de type III sont susceptibles de développer des hypoglycémies au cours du jeûne de 12h qui peuvent entrainer un mal-être général, caractérisé par un ralentissement de leur déplacement, même sous stimulation du zootechnicien, une prostration, et éventuellement un refroidissement de l’animal. - De plus, ces souris (entre 10 et 30%) peuvent développer des tumeurs hépatiques entre 15 et 18 mois. - L’entaille de l’extrémité de la queue des souris entraine une légère douleur. - L’injection de produits chimiques peut entrainer une légère inflammation du péritoine. - La prise de sang réalisée peut entrainer une légère douleur due à la piqure.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort pour prélèvement de tissu par une méthode éthiquement autorisée. Le foie, les reins et les intestins seront prélevés pour des analyses moléculaires.
Remplacement
La production de sucre par l’organisme implique 3 organes, le foie, les reins et l’intestin qui agissent de façon coordonnée pour maintenir les taux de sucre dans le sang à des valeurs comprises entre 0,7 et 1,1 g/l en dehors des repas. Le maintien de l’homéostasie glucidique implique une régulation inter-organe, via l’action de diverses hormones et de signalisations nerveuses. Notre étude nécessite donc de travailler sur l’organisme en entier pour conserver ce dialogue complexe entre organe.
Réduction
Le nombre de souris a été calculé au plus juste à partir des connaissances de la pathologie étudiée, du modèle animal, et du métabolisme, mais aussi des résultats d’études précédentes ayant permis de valider les approches expérimentales utilisées. Afin de pouvoir faire une analyse statistique avec une puissance de 80% et p
Raffinement
-Pour habituer les animaux aux manipulations et aux zootechniciens, les animaux seront pesés de façon hebdomadaire permettant aussi de suivre leur poids. A noter que l’ensemble du personnel a suivi une formation aux techniques de contention des souris moins stressantes que sans soulever l’animal par la queue. -Afin d’éviter les éventuelles hypoglycémies et l’épuisement des souris qui pourrait être dû à leur faiblesse musculaire, les souris ont accès à la nourriture directement dans la cage et des embouts des biberons longs. - La connaissance des modèles animaux atteints de glycogénose a permis de définir des points limites, en identifiant les manifestations physiologiques liées aux hypoglycémies chez la souris. Un suivi de glycémie sera réalisé si un animal reste prostré dans une cage, et/ou ne répond pas ou peu aux stimulations du zootechnicien. En cas d’hypoglycémie sévère (glucose inférieur à 30-40 mg/dL), la souris sera systématiquement injectée avec une solution de glucose et une partie de sa cage sera placée sur une plaque chauffante afin de maintenir sa température corporelle. -À la suite de la prise de sang en veine submandibulaire, l’arrêt du saignement sera rapidement maitrisé par un point compressif de la veine. -Pour prévenir la douleur due au prélèvement de sang, de la crème anesthésiante sera appliquée localement sur l’extrémité de la queue des souris ou la zone de piqure, 30 min avant l’incision. - Une perte de poids de plus de 15%, associée à une dégradation de l’état général de l’animal (poils hérissés, yeux fermés...) sera un point limite pouvant survenir lors d’une atteinte hépatique ou du développement d’une tumeur du foie -Enfin, l’état de bien-être sera évalué quotidiennement par l’observation des signes physiologiques (état du pelage, mouvements/posture de la souris, morsures...). En cas de petites plaies, une crème à base de teintures mères et d’huiles essentielles qui apaise et cicatrise sera systématiquement appliquée par les zootechniciens en charge du suivi du bien-être animal.
Choix des espèces
Souris (Mus musculus) En ce qui concerne la production de sucre par l’organisme, les études réalisées sur des vertébrés inférieurs tels que le poisson montrent que les régulations observées ne sont pas les mêmes que chez les mammifères. Les expériences seront donc réalisées avec des modèles animaux dont les systèmes de régulation sont semblables à l’homme et qui reproduisent toute la pathologie observée chez les patients. Par ailleurs, le modèle murin est compatible avec une étude en laboratoire en raison de sa petite taille, de sa manipulation aisée et des nombreux outils d’analyse disponibles (anticorps, kits biochimiques…). Le génotypage des souris par l’analyse d’ADN purifié à partir d’une biopsie de queue sera réalisée à l’âge de 15 jours, afin de sélectionner les souris avant leur sevrage. Les protocoles seront ensuite réalisés chez des souris adultes âgées d’environ 12 mois qui correspond à un stade précédant le développement de tumeurs du foie chez les souris atteintes de glycogénose de type III. Cette étude s’intègre dans un projet global d’étude des mécanismes de la tumorigenèse du foie en relation avec les perturbations du métabolisme.
Optimisation de vecteurs viraux en thérapie génique dans le système musculaire
- Recherche appliquée
- Troubles musculosquelettiques
- Recherche fondamentale
- Système musculosquelettique
450 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Différents vecteurs viraux dérivés de l'AAV9 leur sont injectés, dès le premier jour de vie pour une partie, par voie abdominale, intraveineuse ou derrière l'œil, avec un suivi hebdomadaire par bioluminescence. Le porteur reconnaît que l'injection derrière l'œil peut provoquer un gonflement de l'œil, une proptose ou une cécité, et que les anesthésies prolongées peuvent causer des troubles cognitifs. Il compare l'efficacité de ces vecteurs pour la thérapie génique musculaire et juge le recours à l'"organisme entier" nécessaire.
Objectifs
Les vecteurs viraux sont des outils largement utilisés en thérapie génique. Parmi eux, les virus adéno-associés (AAV) présentent de nombreux avantages comparés aux autres vecteurs car ils ne sont pas pathogènes chez l’Homme et présentent une faible immunogénicité ainsi qu’une grande stabilité génétique. Il existe plusieurs sérotypes d’AAV dont l’AAV9 présentant un tropisme pour les muscles. Une des limites de l’utilisation des AAV en tant que vecteur est le manque de spécificité. D'autres AAV dérivés de l'AAV9 décrit dans différentes publications présenteraient une augmentation de la spécificité musculaire en vitro et en in vivo. L’objectif du projet est donc de pouvoir comparer l'efficacité des différents dérivés de l'AAV9 avec l'AAV9 ainsi qu'entre eux chez la souris et par la suite de sélectionner celui qui montrera la meilleure optimisation de l’efficacité et la spécificité dans le muscle tout en limitant celle dans les autres organes. Le but final est d’améliorer la thérapie génique pour traiter les maladies génétiques du système musculaire.
Bénéfices attendus
L’identification du meilleur sérotype d’AAV ciblant le plus spécifiquement les muscles et moins les autres organes permettra une meilleure efficacité des thérapies géniques applicables aux maladies musculaires.
Procédures
La cohorte « injections intrapéritonéales » seront soumises aux procédures suivantes : -Injection intrapéritonéale unique au premier jour post-natal, 1 minute par animal -Injection sous cutanée (1minute) de la substance émettrice de lumière chaque semaine à partir de la 2ème semaine de vie pour l’analyse en bioluminescence. La cohorte « injections intraveineuses » seront soumises aux procédures suivantes : - Injection intraveineuse (1 minute) unique par la veine caudale chez la souris éveillée -Injection sous cutanée (1 minute) de la substance émettrice de lumière chaque semaine à partir de la 2ème semaine de vie pour l’analyse en bioluminescence. La cohorte "injections rétro-orbitales" seront soumises aux procédures suivantes :- Injection rétro-orbitale (1 minute) unique chez la souris sous anesthésie -Injection sous cutanée (1 minute) de la substance émettrice de lumière chaque semaine à partir de la 2ème semaine de vie pour l’analyse en bioluminescence
Impact sur les animaux
L’injection peut provoquer chez l’animal un stress dû à l’acte, ainsi qu’une perte de poids. L’injection intrapéritonéale peut provoquer une douleur transitoire chez l’animal. Une anesthésie prolongée peut causer des troubles cognitifs chez l’animal. L’injection rétro-orbitale peut provoquer l'apparition de gonflement oculaire au site d'injection, une proptose ou encore une cécité. Une anesthésie prolongée peut causer des troubles cognitifs chez l’animal.
Devenir
Notre projet nécessite la collection d’organes pour l’analyse au niveau histologique et moléculaire
Remplacement
Ces analyses ne peuvent pas être remplacées par des tests in vitro sur des lignées cellulaires musculaires car celles-ci ne permettent pas l’étude de l’impact de l’AAV sur un organisme entier. En effet seul le modèle animal pourra nous permettre l’étude de la bio distribution d’un produit injecté. De plus, le modèle murin est physiologiquement assez proche de l’Homme, ce qui va nous permettre une étude représentative de l’efficacité et de la spécificité des différents vecteurs viraux.
Réduction
Le nombre d’animaux a été basé sur le nombre de virus et de doses à tester par âge. Ce nombre a été basée sur de précédentes études similaires et permet d’assurer une robustesse statistique nécessaire à l’interprétation des résultats. L’expérience de bioluminescence, qui est une expérience permettant de visualiser la localisation du virus dans l'animal, nous permet d’avoir un suivi hebdomadaire de l'expression du virus chez la souris, ce qui nous évite la création de plusieurs groupes de souris à différents âges.
Raffinement
Une alimentation enrichie en plus de l’alimentation inscrit dans l’agrément de l’EU sera mis en place si une perte de poids (inférieure à 22 grammes) est observée suite à l’injection des virus. Les animaux seront surveillés chaque semaine jusqu’à leur mise à mort. Si des difficultés de locomotion apparaissent lors de l’hébergement, de la nourriture en gel sera placée dans la cage afin de soulager l’animal dans ses déplacements. Des nids seront disposés dans chaque cage avec un accès illimité à la boisson et à la nourriture. De l’ocrygel sera appliqué dans l'ensemble des procédures expérimentales pour prévenir tout inconfort d’assèchement oculaire lors du réveil. Les point limites seront déterminés en fonction des observations faites d'une part pendant l'anesthésie (évaluation du rythme cardiaque, variation de la température de l'animal) et d'autre part pendant et après l'injection de l'animal (changement du comportement, réponses à des stimuli externes). L'anesthésie et la procédure d'injection seront arrêtés si ces points limites sont atteints.
Choix des espèces
Pour tester l'éventuelle amélioration de l’efficacité et de la spécificité du vecteur viral, nous avons besoin d'effectuer des expériences in vivo sur modèle animal. Des projets similaires sur ce modèle animal ont déjà été publié, l’utilisation de ce modèle s’inscrit donc dans un effort de continuité et de reproductibilité de nos études. Enfin, le modèle murin présente l’unique avantage d’être génétiquement très proche de l’homme et facile d’élevage en raison de sa taille et de ses capacités de reproduction. La cohorte concernant le groupe de souris qui seront injectées par voie intrapéritonéale utilisera des souris dès le premier jour de naissance. Cela permettra d’évaluer l’efficacité des virus pour mettre en place une stratégie de thérapie génique préventive. La cohorte concernant le groupe de souris qui seront injectées par voie intraveineuse utilisera des souris de 6 semaines d’âge. Cela permettra d’évaluer l’efficacité des virus pour mettre en place une stratégie de thérapie génique curative. A partir de la modification, La cohorte RO à P1 utilisera des souris dès le premier jour postnatal. Cela permettra d’évaluer l’efficacité de l’AAV pour mettre en place une stratégie de thérapie génique préventive. La cohorte RO à 6w utilisera des souris de 6 semaines d’âge. Cela permettra d’évaluer l’efficacité de l’AAV pour mettre en place une stratégie de thérapie génique curative. Le groupe de 10 souris pour l'apprentissage du geste RO à P1 utilisera des souris à P1.