Rongeurs
Rôle d’une protéine cible de l’hypoxie dans le développement de l’obésité et dans les effets bénéfiques de l’activité physique
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
1 920 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent un régime riche en graisses pendant seize semaines pour devenir obèses, un protocole de course sur tapis de huit semaines et des tests de tolérance au glucose avec prélèvements de sang répétés. Le porteur ne décrit comme nuisance qu'un risque d'irritation aux points d'injection, avant une mise à mort pour prélever les organes. L'étude vise à préciser le rôle d'une protéine adipocytaire dans l'obésité, sans bénéfice thérapeutique annoncé au-delà d'une hypothèse.
Objectifs
Ce projet concerne l'étude d'une protéine cible de l'hypoxie et induite en réponse aux stress. Nous étudieorns son implication dans le développement de la résistance à l'insuline induite par un régime riche en graisses et nous déterminerons si la délétion de cette protéine dans les adipocytes potentialise les effets bénéfiques de l’activité physique. Ce projet ne duplique pas d'études déja publiées.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d'établir d'une part, le rôle d'une protéine adipocytaire dans le développement de l'obésité et de la résistance à l'insuline, et d'autre part si son invalidation peut avoir des effets bénéfiques sur le traitement de l'obésité.
Procédures
Les souris seront soumises à un régime riche en lipides pendant 16 semaines afin d'induire une prise de poids. Les souris seront soumises à un protocole d'exercice d'endurance (tapis de course adapté à la souris) pendant 8 semaines. Certaines souris obèses seront renourries avec un régime normal afin de réverser les effets de l'obésité. Les souris seront soumises à des prélèvements de sang sur souris vigiles lors des tests de tolérance au glucose (GTT) ou à l'insuline (ITT). Lors de ces tests, une goutte de sang est prélevée pour mesurer la glycémie au cours du temps (0, 15, 30, 45, 60, 90 et 120 minutes). Un prélévement de sang sur souris vigile sera effectué à la semaine 6, 14, 20, 22, 24 et 28 (max 100µl) de la procédure 1 et à la semaine 6, 20, 26 et 29 de la procédure 2.
Impact sur les animaux
Lors des injections en intra-péritonéale (lors des GTT, ITT ou tamoxifène) il pourrait y avoir un risque d'irritations et d'infection aux zones d'injection.
Devenir
A l'issue de chaque procédure, tous les animaux seront mis à mort pour récuperer les organes.
Remplacement
Pour satisfaire au remplacement, nous avons réalisé des études sur des cellules adipocytaires cultivées in vitro et nous avons montré que la protéine d'intérét est impliquée dans le développement de la résistance à l’insuline in vitro. Pour comprendre l’implication de cette protéine chez l’Homme, il est maintenant nécessaire de l’étudier sur l’animal car il n’existe pas de méthodes alternatives permettant de tenir compte de la physiologie et de toutes les interactions existantes entre cellules et organes dans un organisme.
Réduction
Pour satisfaire à la réduction, une gestion éthique de l’élevage nous permettra de ne pas générer trop d’animaux en excès. Chaque procédure utilise un nombre d’animaux minimum mais nécessaire à des études statistiques pertinentes. Le nombre d’animaux a été calculé pour limiter les variations inter-individus et atteindre un niveau statistique validé par une analyse prédictive. Les procédures seront répétées 3 fois. Cependant, si une différence statistiquement significative est observée après 2 répétitions, nous ne ferons pas la troisième répétition.
Raffinement
Les souris seront maintenues dans un milieu enrichi (igloo et tigettes qui permettent aux souris de réaliser un nid) et celles-ci seront hébergées en portoirs ventilés à raison de 5 souris maximum/cage (500cm2). Nous réaliserons aussi un suivi quotidien des animaux (par les expérimentateurs ou l'équipe zootechnique), ce qui permettra l'arrêt de l'expérience dès que les souris présenteront un mal-être ou une souffrance.
Choix des espèces
La souris est un modèle animal facile à utiliser grâce à sa natalité importante, son faible coût d’élevage et notre expertise nous permettant d’avoir des locaux d’hébergements et des conditions d’expérimentation appropriés à cette espèce. D’autre part, la similitude de leur patrimoine génétique avec celui de l’Homme nous permet de pouvoir, dans la mesure du possible, extrapoler les résultats et en tirer des conclusions valables pour l’Homme. Les données in vivo de la littérature sont réalisées sur des souris et cette espèce nous permet d'obtenir assez de "matériel" pour faire des analyses protéiques et génomique et histologique. Aucune autre espèce ne peut donc être utilisée. Seules les souris adultes seront utilisées dans ce projet. Pour l’étude du métabolisme, les souris seront mises sous régime alimentaire à 6 semaines. Ceci permet de diminuer la variabilité inter-animaux et donc de réduire les effectifs.
Etude de l’effet anti-ostéoporose de pyridazinones fluorées chez la souris
- Recherche appliquée
- Troubles endocriniens
- Recherche fondamentale
- Système musculosquelettique
77 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Leurs ovaires sont retirés par chirurgie pour reproduire l'ostéoporose post-ménopause, puis elles reçoivent des injections tous les deux jours pendant jusqu'à huit semaines et deux prélèvements de sang. Le porteur admet une mortalité chirurgicale acceptée jusqu'à 10 %, et une mise à mort finale pour analyser les tissus osseux. Le test porte sur une famille de molécules développée avec des chimistes, dont l'effet reste à consolider.
Objectifs
L’ostéoporose est une problèmatique de santé publique. Cette pathologie, qui touche près de 40% des femmes et 15% des hommes de plus de 65 ans dans le monde, se traduit par une perte excessive de la masse osseuse et une diminution de la résistance des os, induisant une augmentation considérable du risque de fractures (377 000 nouvelles fractures dues à l’ostéoporose sont recencées chaque année en France). Il en résulte un important impact pour la société en raison des prises en charges hospitalières et thérapeutiques nécessaires à ces patients. Dans le cadre du développement de traitements contre l’ostéoporose nous avons développé, conjointement avec une équipe de chimistes, une famille de molécules agissant à la fois sur les symptômes directs de la maladie associés au remodelage osseux (pertes osseuses) mais également sur les phénomènes inflammatoires associés. L’objectif de ce projet est donc de consolider les données dores et déjà acquises sur l’effet biologique de ces molécules, en étudiant la restauration du phénotype osseux associé à leurs emplois, dans un modèle murin d’ostéoporose induit chez l’animal par le retrait des ovaires (ovariectomie). Cette approche expérimentale permet de récapituler les changements majeurs intervenant dans le cadre de la survenue de la ménopause et impactant l’homéostasie tissulaire osseuse (ostéoporose post-ménopause). Ce travail permettra donc, à terme, de proposer de nouvelles molécules pour lutter contre l’ostéoporose.
Bénéfices attendus
L’ostéoporose se traite actuellement par des moyens non médicamenteux et médicamenteux. La prise en charge non médicamenteuse fait ainsi appel à l’optimisation de la prise de calcium, le plus souvent d’origine alimentaire, une activité physique adaptée et régulière, couplées à la réduction de tous les facteurs favorisant la perte accélérée du capital osseux et les facteurs favorisant les chutes. Les traitements médicamenteux de l’ostéoporose se basent essentiellement sur des médicaments bloquant la résorption osseuse ou des substituts hormonaux, mais toutes ces approches thérapeutiques doivent être adaptées en fonction de différents facteurs de risques. En traitement de première intention, si certaines molécules bloquent la formation et l’activité des cellules qui dégradent naturellement l'os limitant ainsi la perte osseuse, cette approche thérapeutique ne permet pas de récupérer de la densité osseuse car elle bloque également à terme la reformation osseuse. Par ailleurs de nombreux effets secondaires sont associés à ces différents types de traitements : douleurs musculo-squelettiques et troubles digestifs auxquels s’ajoute un risque de destruction des os de la mâchoire avec certaines molecules. L’approche proposée vise à l’obtention d’une efficacité similaire à celle de ces molécules via des modes d’actions différents, laissant présager de ne pas reproduire leurs effets indésirables principaux, favorisant la prise en charge des patientes souffrant d’ostéoporose post-ménopause.
Procédures
Les animaux recevront une intervention chirurgicale de 30min sous anesthésie générale visant au retrait de leurs ovaires, puis des injections tous les 2 jours pendant 8 semaines au maximum sur animaux vigiles, sauf détection de stress ou d’inconfort des animaux qui nous inciterai à réaliser ce geste sous anesthésie générale. Les animaux auront également deux prélèvements sanguins (100µL chacun) à la queue, sous anesthésie générale, le premier en pré-opératoire et le second à 4 semaines post-opératoires.
Impact sur les animaux
Toute approche chirurgicale implique un risque non négligeable de mortalité. Une mortalité en lien avec la réalisation de la chirurgie de 10% est le maximum acceptable au-delà duquel la procédure complète sera abandonnée. Un gonflement, une perte de liquide et une irritation, susceptibles d’engendrer une diminution de l’activité de l’animal, peuvent nuire à la bonne alimentation et donc mener à une perte de poids voire à un comportement de repli. Une légère perte de poids des animaux, classiquement constatée en post-opératoire, est attendue dans les premiers jours.
Devenir
A l’issue des procédures tous les animaux seront euthanasiés suite à la nécessité de réaliser un prélèvement sanguin puis de prélever les tissus osseux et observer la microarchitecture osseuse par scanner et analyses histologiques et immunohistochimiques afin de pouvoir évaluer l'efficacité des traitements.
Remplacement
A notre connaissance il n’y a pas d’alternative non animale efficace pour étudier la perte osseuse induite par chute des taux hormonaux, mimant l’ostéoporose post-ménopause chez l’Homme. Les modèles d’organes isolés ne peuvent pas, à notre connaissance, fournir une réponse pertinente. Les mécanismes complexes de régulation en cascade des différents tissus, chacun contenant plusieurs types cellulaires, et du système immunitaire notamment via la mise en place d’une mobilisation augmentée des cellules résorbant l’os par exemple n’est pas réalisable en dehors de modèles in vivo impliquant un animal complet. Les données sur ces régulations complexes et multifactorielles sont encore trop minimalistes en l’état actuel des connaissances scientifiques pour envisager une modélisation numérique susceptible de répondre à notre hypothèse.
Réduction
Des analyses à mi-parcours avec dispositif d’arrêt de l’expérience si l'expérmentation ne peut statistiquement pas donner de résultat seront appliquées. Une logique d’arrêt de la procédure est mise en place : en cas de dépassement par 3 animaux pour chaque groupe des points limites, la procédure sera interrompue. Pour que les valeurs obtenues soient exploitables sur le plan statistique, un nombre minimum d’animaux sera utilisé. Nous proposons donc d’effectuer une première série de 5 animaux par groupe, avec une analyse statistique intermédiaire permettant de déterminer le nombre minimum d’animaux nécessaires pour obtenir une puissance statistique satisfaisante dans la limite de 10 animaux par groupe au maximum. Des tests statistiques adaptés aux effectifs de cette étude seront ensuite utilisés.
Raffinement
Lors de leur arrivée à l'animalerie, une période de quarantaine d’une semaine sera appliquée afin que les souris s'acclimatent à leur nouveau lieu d'hébergement. Les cages seront enrichies d’abri et roues ainsi que de matériaux (morceau de coton ou de sopalin, tube en carton…) permettant aux animaux d'améliorer leur milieu. A chaque intervention les animaux seront anesthésiés si nécessaire afin de limiter le stress et la douleur. Du fait de l’approche chirurgicale, une douleur post-opératoire sera anticipée avec l’injection préventive et curative d’antidouleurs. Un suivi rapproché (2 fois par jour) sera effectué sur les trois jours suivants la chirurgie et dès les premiers signes d’inconfort détectés. Le suivi des animaux se fera tous les deux jours lors des injections de façon à contrôler l'absence de points limites tout au long de l'étude. Les molécules choisies seront injectées sur animaux vigiles sauf détection de stress ou d’inconfort des animaux qui nous inciterai à réaliser ce geste sous anesthésie générale (afin de réduire le stress des animaux) tous les deux jours pendant 28 à 56 jours. Le poids des animaux sera mesuré à chaque temps de traitement. Les animaux seront finalement euthanasiés sous anesthésie générale gazeuse.
Choix des espèces
La réalisation de ces études chez la souris via le modèle est décrite et validée. Les expériences antérieures de l’équipe ont donné des résultats exploitables concernant les traitements dans d’autres champs d’application. La souris étant un animal de petite taille, son hébergement en groupe sociaux de plusieurs individus est facilité au sein de notre établissement utilisateur en regard du matériel à disposition. Dans le but de se placer dans des conditions expérimentales les plus représentatives de la réalité physiologique rencontrée en médecine humaine, les souris utilisées seront des souris adultes âgées de 8 semaines à l’initiation de la procédure.
Evaluation des effets de nouvelles entités pharmacologiques sur l’activité locomotrice spontanée ou pharmaco induite chez le rongeur
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
- Toxicologie et autres tests de sécurité
Rats : 4800
9 600 rongeurs, 4 800 souris et 4 800 rats, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, 7 200 tués à l'issue et 2 400 réutilisés. Ils reçoivent des administrations répétées de composés par plusieurs voies, avec des mises à jeun pouvant atteindre seize heures et un isolement sans eau ni nourriture jusqu'à quatre heures, pour mesurer les effets de nouvelles molécules sur l'activité locomotrice. Les animaux traités sont tués pour éviter toute interférence avec d'autres essais, tandis que les témoins peuvent être réutilisés. Le porteur décrit ces données précliniques comme "indispensables" avant le passage à l'humain.
Objectifs
Des composés ciblant le système nerveux central, par leur action sur certaines régions cérébrales , peuvent avoir un impact sur l’activité locomotrice générale et donc générer des troubles locomoteurs tels que baisse de l’activité exploratoire, activité motrice diminuée ou augmentée. Ce projet a pour objectif d’étudier les effets de nouveaux produits synthétisées ou acquis au sein du laboratoire sur le comportement locomoteur spontané ou pharmacologiquement induit de rongeurs (rats ou souris). Le but de ce projet est d'obtenir des données comportementales chez le rongeur nécessaires pour poursuivre de développement de nouvelles molécules en phase clinique chez l’humain. Il s'agira de - détecter sur l'activité locomotrice l'existence d'effets secondaires chez l’animal avant administration à l’Homme , - de mesurer la capacité de composés à agir sur l’activité locomotrice soit spontanée, soit induite pharmacologiquement (en général une hyperlocomotion induite).
Bénéfices attendus
A court terme, il s’agira de démontrer à l’aide de données précliniques l’efficacité potentielle de nouveaux produits pharmacologiques : les procédures mises en œuvre permettront de mesurer l’efficacité de nouvelles molécules vis-à-vis d’activités locomotrices pharmaco induites, de les comparer et ainsi de choisir la meilleure selon des critères de sélection pour l’application thérapeutique ciblée. Il s’agira aussi de vérifier l’absence d’effets locomoteurs importants de nouvelles entités pharmacologiques sur l’activité spontanée. A long terme, ce projet permettra de d'obtenir des données scientifiques pré-cliniques robustes indispensables pour le développement de nouveaux candidats médicaments, notamment avant le passage en phase de tests chez l'Homme.
Procédures
Au cours de ce projet, les animaux seront soumis à des administrations dont la voie (orale, intrapéritonéale, sous-cutanée) ainsi que la fréquence d’administration (aigüe ou chronique, dans ce cas 2 administrations/jour max) seront adaptées en fonction des objectifs de recherches. Les délais d'administration avant les phase de test d'activité locomotrice seront de 0 à 4h. Pour chaque administration, une courte contention (
Impact sur les animaux
Au cours de ce projet, les animaux recevront des administrations de composés avant les évaluations comportementales. Il est possible que la courte contention alors nécessaire (
Devenir
Les animaux traités avec des composés pharmacologiques qui risqueraient d’interagir avec d’autres expérimentations dans le but d’une réutilisation seront mis à mort. Certains animaux, les animaux contrôles, pourront cependant être soumis à une autre procédure expérimentale du projet si la gravité réelle a été de contrainte légère ou modérée, ou pourront être réutilisés pour d’autres projets en fonction des objectifs de recherche. La décision sera prise par le responsable projet (une personne compétente désignée par lui) ou le vétérinaire.
Remplacement
L’objectif de ce projet est d’évaluer les effets de nouvelles entités pharmacologiques sur l’activité motrice dans le cadre du développement de nouveaux médicaments. Il n’existe à ce jour pas de méthode de substitution (in vitro ou in silico) suffisante pour répondre aux objectifs scientifiques de ce projet c’est pourquoi l’utilisation de modèles in vivo est indispensable avant toute administration à l’homme, rat et souris étant ici les espèces les plus adaptées.
Réduction
Un effectif minimum et suffisant de 12 animaux par groupe expérimental est prévu afin d’obtenir une robustesse satisfaisante des tests statistiques. En fin de procédure, les animaux (en particulier les contrôles) seront au maximum réutilisés dans d’autres projets comportementaux ou bien pour des analyses histologiques faisant l’objet d’autres projets.
Raffinement
Les animaux (rats, souris) sont hébergés en animalerie centrale et restent 5 jours en acclimatation avant toute expérimentation. Tout au long des études, les animaux sont hébergés en groupe (nombre maximal défini par la règlementation en cours) dans des cages adaptées à l’espèce avec la présence d’enrichissement de milieu (tunnel, Sizzle pad pour nidification…). Le change des cages se fait 2 fois par semaine. Les animaux sont observés chaque jour (week-end compris), et font l’objet d’un suivi SBEA (Structure Bien-être Animal) par l’expérimentateur chaque semaine avec entrée des observations (et des éventuelles actions prises) dans une base de données. Les membres de la SBEA (Structure Bien-être Animal) effectuent une observation mensuelle de tous les animaux. En cas d’atteinte d’un des points limites définis plus loin, l’animal est écarté de l'étude pour subir les soins essentiels ou être euthanasié si nécessaire. Le raffinement sera aussi obtenu grâce au recours à des procédures les moins invasives possibles ainsi qu’à la familiarisation des animaux aux procédures expérimentales (période d’habituation aux pièces et dispositif expérimental, phase de familiarisation aux manipulations, administrations…).
Choix des espèces
Le rat et la souris sont déjà largement caractérisés d’un point de vue comportemental et neurochimique et ils ont un système nerveux suffisamment évolué pour envisager raisonnablement une extrapolation à l’homme de certains résultats. De nombreux parallèles existent en effet entre les caractéristiques comportementales étudiées chez le rat ou la souris et les caractéristiques du comportement humain. Ce sont les espèces animales les plus pertinentes et les plus couramment utilisées pour évaluer les effets de substances sur l’activité locomotrice. Les animaux sont utilisés au stade adulte chez la souris comme chez le rat. Ce projet n’a pas pour objectif d’étudier les effets de produits sur l’animal à d’autres stades de développement. De plus, les tests de locomotion décrits dans ce projet sont classiquement réalisés dans la littérature sur des animaux adultes, avec un développement cérébral complet et des capacités motrices et cognitives fonctionnelles.
Etude de l’absorption et de la biodisponibilité intestinale des lipides alimentaires
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Oncologie
- Système gastrointestinal
24 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent une chirurgie abdominale de quarante minutes qui dérive le canal lymphatique, puis un gavage d'une formule riche en oméga-3 et une collecte de lymphe pendant six heures en cage individuelle. La dérivation étant irréversible, tous sont tués en fin de protocole, leurs organes servant aussi à d'autres analyses. Le porteur relie ce travail à des recommandations nutritionnelles et à la "valorisation" de matrices alimentaires pour les consommateurs.
Objectifs
Une meilleure compréhension de la biodisponibilité des nutriments permet de fixer des recommandations nutritionnelles appropriées pour un effet santé. Les données scientifiques relatives à l'amélioration de la biodisponibilité des oméga-3 sont éparses. Ce projet vise à déterminer l'ensemble des facteurs susceptibles d'améliorer l'absorption intestinale et la biodisponibilité des oméga-3 pour des effets santé avérés. Il s'agit d'un sujet de fond qui permettra d'acquérir des données scientifiques originales utiles à la valorisation des nutriments lipidiques dans des matrices alimentaires innovantes ciblant la santé et le bien-être des consommateurs.
Bénéfices attendus
Ce sujet permettra d'acquérir des données scientifiques pour valoriser des nutriments lipidiques d'interet tels que les omega-3 pour des bienfaits santé et le bien-être des consommateurs. Egalement ces données permettront d'acquérir des arguments scientifiques pour appuyer les recommendations et besoins nutritionnels chez l'Homme. C'est un sujet de santé publique en lien avec les recommendations nutrtionelles.
Procédures
La technique chirurgicale de dérivation du canal lymphatique est réalisée sur les animaux et dure environ 40 minutes sous anesthésie générale. Les animaux reçoivent une seule intubation gastrique de l'une des formules lipidiques riches en oméga 3. Cette manipulation ne dure pas plus de 30 secondes , sous la réalisation de personnel qualifié. Les animaux sont ensuite placés en cage individuelle où ils disposent à volonté d'eau tout au long de l'expérimentation. La lymphe s'écoule et recueillie au travers de la canule placée a demeure vers un tube entreposé dans la glace sur les 6 heures suivantes.
Impact sur les animaux
La technique de micro chirurgie implique une incision large de l'abdomen. Après la pose d'une sonde à demeure, l’animal est suturé. Au reveil cela peut induire une douleur à l’animal, ce qui est anticipé par l’injection en amont et après la chirurgie d’un anti douleur ( analgésique). En outre, le recueil de la lymphe, nécessite une immobilisation de l'animal dans une cage individuelle, le temps de l'expérimentation (6 heures post prandial). Pour éviter tout stress, les animaux sont isolés au calme sous une température de 24°C. Enfin, l’administration des formules lipidiques, par gavage gastrique peut induire un stress chez l’animal. Ces volumes sont calculés de sorte à ne pas dépasser 1mL par animal pour limiter le temps de manipulation. En outre, la manipulation de gavage est réalisée par les techniciens de laboratoire, formés, habilités à le faire et qui en l’occurrence maitrisent parfaite le geste technique pour limiter tout stress à l’animal.
Devenir
L'intervention permet de dériver le canal lymphatique. Or après dérivation il n'est pas possible de replacer le canal lymphatique dans le circuit général, et sans quoi les animaux ne peuvent pas vivre "naturellement". Ceci implique l'euthanasie de l'ensemble des animaux en fin de protocole expérimental.En outre les organes sont également recueillis en vue d'autres études et pour limiter le nombre d'animaux en rechercher expérimentale pour du prélevement d'organes.
Remplacement
L'absorption intestinale et le métabolisme des lipides ne peuvent être directement estimés chez l'Homme. Le rat est le modèle de choix dans ce type d'étude car il les systèmes digestif et intestinal sont semblables à ceux observés chez l'Homme. Les méthodes alternatives type cultures cellulaires ne peuvent être envisagées car elles ne présentent pas à ce jour les mêmes caractéristiques que celles observées chez le rat et l'Homme. Notamment les cellules intestinales utilisées en recherche sont issues de cellules cancéreuses et ne présentent pas les caractéristiques impliqués dans l'absorption intestinale des lipides chez l'Homme et le rat.
Réduction
La taille de la population cible est calculée à partir de données avec une marge d’erreur, acceptable de 5% et un niveau de confiance : 95% . Cette ta taille l’échantillon est calculée via un logicile qui prend en compte les données. En conséquence, une taille d'échantillon totale de 8 rats par groupe a été obtenue.
Raffinement
Pour éviter toute douleur liée à l'intervention, les animaux recoivent un analgésique pour prévenir de la douleur juste avant l'intervention. Une grille de suivi et d'évaluation de la douleur est mise en place pour chaque animal en post chirurgie. Selon le score obtenu dans cette grille, de nouvelles injections d'analgésique peuvent être réalisées afin de limiter la douleur aux animaux. Les animaux sont placés dans des cages individuelles jusqu'au réveil où ils disposent d'eau à volonté, dans une pièce d'isolement au calme, dont la température est maintenue à 24°C pour leur éviter tout stress.
Choix des espèces
Le modèle rat est le modèle le plus utilisé dans les études d'absorption et de métabolisme des lipides dans l'organisme, en vue d'une extrapolation chez l'Homme. Ce modèle a l'avantage de possèder les mêmes systèmes digestif et enzymatiques que ceux observés chez l'Homme. D'autre part depuis près de 30 ans nous avons cumulés des données obtenues à partir de ce modèle, ce qui nous permet de poursuivre nos investigations sur la base de précédentes études mais aussi de mettre en régard nos données à celles d'autres travaux de recherche à l'internationnal. Les animaux sont reçus à 8 semaines au stade de jeunes adultes. Nos études reflètent l'absorption de lipides d'interet chez les adultes ( pour la population saine adulte en général) et nos animaux sont des jeunes mâles adultes. Les animaux sont acclimatés 1 semaine avant de rentrer dans le protocole expérimental.
Hypothyroïdie induite chez la souris : analyse comportementale et imagerie cérébrale
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système nerveux
688 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une hypothyroïdie leur est induite par un régime carencé et un antithyroïdien, associée à une chirurgie cérébrale et à un hébergement en obscurité constante ou en cycle jour-nuit atypique, en cage individuelle. Le porteur attend une bradycardie, une température abaissée et un état d'anxiété supérieur à la normale, évalué par des tests comportementaux, avant la mise à mort pour prélèvement de tissus. Les débouchés annoncés pour les patients, une luminothérapie ou des thérapies comportementales, restent conditionnés à la mise en évidence d'un dérèglement de l'horloge interne.
Objectifs
L'hypothyroïdie correspond à un déficit en hormones thyroïdiennes. Toutes causes confondues, l'hypothyroïdie touche près de 10% de la population. Les patients souffrent de fatigue chronique, de bradycardie, d'une sensibilité accrue au froid, et de prise de poids. Ils présentent aussi des troubles liés à l'humeur tels qu'irritabilité, anxiété ou dépression, dont l'étiologie reste mal comprise. Plusieurs observations sur des patients et des modèles animaux suggèrent que l'hypothyroïdie pourrait perturber l'horloge circadienne. Cette horloge biologique coordonne les rythmes physiologiques et comportementaux avec le cycle jour-nuit. Comme le dérèglement de l'horloge cause des troubles de l'humeur tels que ceux observés chez les patients hypothyroïdiens; il est tentant de supposer un lien de causalité entre ces troubles et les rythmes biologiques au cours de l'hypothyroïdie. Nous souhaitons tester cette hypothèse dans un modèle murin d'hypothyroïdie induite.
Bénéfices attendus
La réalisation de ce projet permettra de mieux comprendre l'étiologie des troubles de l'humeur souvent associés à l'hypothyroïdie, et d'envisager des approches thérapeutiques au-delà du traitement hormonal de substitution. En effet, la prise d'hormone thyroïdienne est efficace pour le traitement de l'hypothyroïdie sur le long terme, mais définir et ajuster la dose optimale de chaque patient s'avère souvent très long et laborieux. La mise en évidence d'un dysfonctionnement de l'horloge circadienne ouvrirait de nouvelles possibilités d'accompagnement des patients dysthyroïdiens pendant cette période d'ajustements hormonaux, par exemple par la mise en place d'une luminothérapie ou de thérapies comportementales pour resynchroniser les rythmes biologiques.
Procédures
Induction d'une hypothyroïdie par régime hypo-iodé et traitement anti-thyroïdien. Maintenue pendant 2 à 3 semaines. Prélèvement unique de 3µl de sang, à la pointe de la queue de souris vigiles. Chirurgie cérébrale ciblée, sous anesthésie générale. Hébergement en cycle jour-nuit atypique (11.5 heures de lumière, 11.5 heures d'obscurité; ou obscurité constante pendant 2 semaines). Hébergement en cage isolée, avec contacts sociaux visuels.
Impact sur les animaux
La présence d'un agent anti-thyroïdien dans l'aliment hypo-iodé le rend moins appétant. Les souris mangent moins mais continuent à prendre du poids, et se stabilisent à environ 90% du poids des souris nourries avec l'aliment contrôle. Les souris hypothyroïdiennes présentent aussi une température corporelle légèrement abaissée par rapport aux souris contrôles (uniquement pendant leur phase d'inactivité), ainsi qu'une bradycardie (ralentissement de la fréquence cardiaque d'environ 25%). Comme cela est le cas chez les patients, nous nous attendons aussi à un état d'anxiété supérieur à la normale, qui sera évalué au travers des tests comportementaux. Le fonctionnement de l'horloge interne sera testé par mesure de l'activité locomotrice volontaire en absence de repères temporels (suppression du cycle jour-nuit). Cette étape requiert un hébergement des souris en cages individuelles équipées d'une roue d'activité, dans l'obscurité constante pendant une vingtaine de jours. Un prélèvement sanguin unique sera réalisé pour évaluation du statut thyroïdien par dosage hormonal. Cela nécessite la collecte d'une goutte de sang suite à une incision à la pointe de la queue (
Devenir
Tous les animaux sont mis à mort pour prélèvement de tissu.
Remplacement
Il n'existe pas de méthodes alternatives pour étudier l'impact d'une perturbation systémique (l'hypothyroïdie) sur le fonctionnement du cerveau et ses conséquences en terme de comportement. La souris constitue un excellent modèle d'étude des rythmes circadiens chez les Mammifères, pour lequel la physiologie générale, les comportements, et le fonctionnement de l'horloge interne sont suffisamment bien décrits pour servir de référence dans le cadre de ce projet. Notre objectif sur le long terme est d'établir un modèle mathématique suffisamment riche et prédictif pour anticiper le devenir de l'horloge circadienne dans différentes situations physiopathologiques en complément/remplacement des modèles animaux. Les données que nous obtiendrons dans ce projet s'inscrivent dans cette ambition et serviront à préciser et compléter une version initiale du modèle que nous avons proposé.
Réduction
La taille des groupes expérimentaux impliqués dans les tests comportementaux a été estimée par un calcul de puissance a priori (n=26 souris par groupe). Chaque souris sera évaluée de façon longitudinale dans plusieurs tests, permettant de réduire le nombre total d'animaux. Pour la procédure d'imagerie in vivo, chaque souris sera testée sous régime contrôle et sous régime hypothyroïdien. Chaque souris étant son propre contrôle, le nombre d'animaux impliqués sera réduit. Notre expérience démontre qu'il faut opérer 6 à 8 souris pour obtenir n=4 souris avec un signal suffisamment fort afin de décrire le fonctionnement de suffisamment de neurones horloges dans une condition donnée (un minimum de 10 neurones visibles dans le champ optique par animal.
Raffinement
Dans un souci de raffinement du protocole, nous avons préféré mettre en oeuvre un modèle d'hypothyroïdie induite plutôt que de réaliser une ablation chirurgicale de la glande thyroïde. Cette approche ne nécessite pas d'adaptation particulière des conditions d'élevage. Toutefois, l'apport de matériel de nidification sera renforcé afin de permettre aux souris hypothyroïdiennes (en légère hypothermie) de mieux maitriser la température de leur environnement. Les animaux seront habitués à être manipulés par la personne en charge des tests comportementaux. En vue d'évaluer le statut thyroïdien de façon la moins invasive possible, nous avons développé un protocole de dosage ultra-sensible de l'hormone TSH, à partir d'un volume extrêmement faible de sang total (3 µl, à comparer avec 50 à 100 µl pour les kits commerciaux). La chirurgie préparatoire à la procédure d'imagerie est conduite sous anesthésie générale, avec médication post-opératoire pendant 48 heures. Toutes les souris hébergées en cage isolée conserveront un contact visuel avec d'autres congénères. L'hébergement dans les cages à roue constitue un enrichissement très apprécié, et la mesure de l'activité locomotrice volontaire fournira un index de l'état général des souris : toute souris parcourant une distance inférieure de 50% à celle parcourue par les souris contrôles sera pesée et observée. En cas de perte de poids supérieure à 10% du poids initial, de prostration ou de poil hérissé, les souris auront accès à de la nourriture hydratée et/ou un anti-inflammatoire non-stéroïdien pendant 24 à 72 heures. Nous ne nous attendons pas à un degré de souffrance justifiant la mise à mort des animaux, mais si une souris devait atteindre un poids inférieur de 15% à son poids initial, alors elle sera mise à mort.
Choix des espèces
La souris est un modèle mammifère de choix dont l'horloge circadienne et la physiologie thyroïdienne reposent sur les mêmes principes moléculaires et cellulaires que l'espèce humaine. Cette espèce donne accès à un large éventail d'outils génétiques et moléculaires pour manipuler les systèmes biologiques (ex : nous utiliserons ici des lignées exprimant des allèles modifiés de gènes de l'horloge), ou pour mesurer l'activité neuronale par imagerie in vivo. Jeunes adultes de 6-7 semaines en début d'expérimentation.
Evaluer le potentiel thérapeutique du plasma riche en plaquettes (PRP) dans la douleur neuropathique
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
1 124 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une douleur chronique leur est infligée par chirurgie de la patte, entretenue de cinq à douze semaines, avec jusqu'à vingt-cinq tests comportementaux par animal pour la mesurer. Le porteur indique que cette douleur ne peut pas être soulagée puisqu'elle est l'objet même de l'étude, menée pour tester un plasma riche en plaquettes. Les bénéfices annoncés pour les patients, prévention et soulagement de douleurs neuropathiques et post-chirurgicales, restent renvoyés au conditionnel et à un usage clinique futur.
Objectifs
La douleur neuropathique est par définition consécutive à une lésion ou une maladie affectant le système somatosensoriel. Chez la plupart des patients, elle a une origine périphérique, par exemple à la suite d'une lésion des nerfs périphériques. La douleur post-chirurgicale chronique quant à elle est définie comme une douleur qui persiste au-delà de 2 mois après la chirurgie sans autre cause potentielle de douleur telle qu’une infection. Généralement chroniques et invalidantes, ces 2 grands types de douleurs, fréquemment rencontrés dans la population, affectent fortement la qualité de vie des patients et ont un impact socio-économique important par leurs répercussions sur la vie professionnelle. La prise en charge de ces douleurs constitue donc un enjeu important de santé publique. D'un point de vue thérapeutique, ces douleurs sont cependant difficiles à traiter. Certains antidépresseurs et anticonvulsivants sont actuellement les meilleures thérapies disponibles mais leur utilisation clinique est limitée par des effets indésirables. Il en est de même pour les douleurs post-chirurgicales chroniques habituellement traitées avec des opiacés qui entraînent de nombreux effets indésirables et parfois même une addiction. Il est donc essentiel de développer de nouveaux traitements et/ou approches thérapeutiques pour soulager ces types de douleurs chroniques. Dans ce contexte, un nouvel outil thérapeutique autologue a été développé ces dernières années : l'injection de plasma riche en plaquettes (PRP) qui est un concentré sanguin plaquettaire autologue contenant une concentration naturelle de facteurs de croissance et de cytokines. Cette technique, largement utilisée en rhumatologie ou en médecine du sport reste encore peu utilisée dans le domaine de la douleur chronique. L'intérêt médical de cette préparation est que les plaquettes concentrées vont favoriser une augmentation des facteurs de croissance libérés au niveau du site de lésion, favorisant ainsi le processus de guérison. Cependant, le mécanisme d'action du PRP reste peu clair. Pour aller au-delà des connaissances actuelles, nous proposons d'évaluer le potentiel thérapeutique du PRP dans un modèle murin de douleur neuropathique induite par une compression du nerf sciatique, de généraliser cette évaluation à une autre étiologie de douleur couramment rencontrée : la douleur post-chirurgicale et d'étudier les mécanismes d'action sous-jacents.
Bénéfices attendus
Nous postulons que le PRP pourrait non seulement avoir un potentiel thérapeutique dans le soulagement de la douleur neuropathique installée, mais pourrait également être bénéfique dans la prévention de son initiation et de son maintien. Le PRP pourrait également être efficace pour traiter d’autres étiologies de douleurs comme les douleurs post-chirurgicales qui sont actuellement mal soulagées par les analgésiques acutels (patients non répondeurs ou présentant trop d'effets indésirables). Nous espérons, avec ce projet, proposer un outil thérapeutique pour empêcher le développement des douleurs neuropathiques et post-chirurgicales. A l’issue de ce projet, nous espérons pouvoir proposer ce traitement chez l’Homme en clinique afin de prévénir et de soulager les douleurs neuropathiques et post-chirurgicales. Cette avancée pourrait également permettre de révéler de nouvelles cibles thérapeutiques.
Procédures
Les animaux seront soumis à une douleur chronique allant de 5 semaines pour la douleur post-chirurgicale à 12 semaines maximum pour la douleur neuropathique. Les animaux subiront donc une chirurgie au niveau de la patte droite de l'animal d’une durée de 5 min environ sous anesthésie générale. Un groupe d’animaux recevront du plasma riche en plaquettes (PRP) au niveau du site de lésion pendant la chirurgie et un autre groupe d’animaux recevront du PRP par administrations lombaires sous anesthésie gazeuse (5 administrations maximum espacées de 24h, la durée d’une injection intrathécale est de 5 min environ) une fois la douleur chronique installée. Ces animaux subiront également plusieurs tests comportementaux (maximum 25 tests par animal avec un délai de 24h minimum entre chaque test) afin d’évaluer leur douleur (durée des tests allant de 2 min à 20 min avec l’habituation). La durée totale du projet sera de 14 semaine pour la douleur neuropathique et de 7 semaines pour la douleur post-chirurgicale.
Impact sur les animaux
Il y a présence de douleur qui ne peut être soulagée car c'est l'objet de l'étude. Mais l'objectif de l'étude est d'évaluer l'effet analgésique préventif et curatif du PRP, celui-ci devrait donc avoir un effet bénéfique sur la douleur. Suite à la chirurgie neuropathique ou incision de la patte, une difficulté dans les déplacements des animaux est attendue mais disparaît dans les 48-72h après la chirurgie. Les chirurgies neuropathiques ou incisionnelles vont induire une réponse inflammatoire classique et attendue qui permet la mise en place de ces modèles. Certains animaux vont subir des injections intrathécales lombaires. Les animaux subiront toute une batterie de tests comportementaux nociceptifs sur lesquels ils gardent le contrôle (retrait de la patte).
Devenir
A l’issu de chaque procédure les animaux seront mis à mort pour prélèvements.
Remplacement
Au vu de notre thématique d’étude, il nous est malheureusement impossible de remplacer notre modèle in vivo par un modèle in vitro ou in sillico. En effet, l'analyse de l’effet thérapeutique du PRP dans un modèle de douleur neuropathique ainsi que dans un modèle de douleur post-opératoire nécessite une observation comportementale, uniquement possible chez l’animal vivant et vigile.
Réduction
Les expériences seront réalisées avec la volonté de réduire autant que faire se peut le nombre d’animaux par condition expérimentale, mais toujours dans l’optique d’obtenir le maximum d’information scientifique par test. Au regard de la littérature et de la variabilité phénotypique inter-individuelle, les groupes expérimentaux seront constitués au maximum de 14 souris mâles et 14 souris femelles, le risque de variabilité lié à l’activité intrinsèque du PRP étant inconnu et non négligeable. Un calcul statistique a également été réalisé pour s’assurer que les résultats obtenus sont valides au plan statistique. Toujours dans l’idée de diminuer au maximum le nombre d’animaux utilisés les animaux subiront un enchaînement de gestes expérimentaux au sein d'une même procédure.
Raffinement
Les animaux sont hébergés en cohorte de 4 ou 5 individus pour respecter leurs besoins sociaux. Des carrés de coton seront placés dans la cage pour favoriser la nidation, et des barreaux de bois à ronger pour limiter les comportements d’agressivité. Les animaux seront observés tous les jours et leur comportement sera suivi afin de déceler tout signe d’inconfort ou de stress. Durant les chirurgies des méthodes d’anesthésie et d'analgésie sont systématiquement utilisées. Un suivi post-chirurgical rapproché sera réalisé. Des points limites sont mis en place pour l’ensemble des procédures expérimentales. Si de nouvelles approches moins stressantes ou douloureuses pour l’animal venaient à être mises au point après le début de ce projet, une concertation avec la Société du Bien-Etre Animale (SBEA) de l’institut pourra être réalisée afin d’intégrer ces nouvelles pratiques dans nos procédures.
Choix des espèces
Les similarités entre la neurobiologie humaine et celle de la souris, ainsi que l'expérience du laboratoire dans l'évaluation comportementale des rongeurs, font de la souris un modèle pertinent. Etant donné que l’étude de comportements nécessite des systèmes neurobiologiques matures, des animaux adultes seront utilisés (arrivée des animaux à 8 semaines lorsqu’ils sont jeunes adultes puis début des procédures à partir de 10 semaines).
Monitorage du métabolisme cérébral chez le rat vigile pendant l’instauration d’une diète cétogène
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
40 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent une chirurgie du crâne d'environ une heure trente pour l'implantation de capteurs intracérébraux, puis deux tests comportementaux et un régime cétogène, afin de suivre le glucose et le lactate du cerveau chez l'animal éveillé. Le porteur choisit le rat plutôt que la souris pour sa taille, seule capable de porter le dispositif miniature fixé sur la tête. Il présente les effets neuroprotecteurs du régime au-delà de l'épilepsie comme des hypothèses, l'apport immédiat restant la mise au point d'un système de mesure sans fil.
Objectifs
Le jeûne induit des adaptations métaboliques qui produisent des effets bénéfiques sur la santé, notamment mentale. Au fil des jours de jeûne, l’organisme puise son énergie dans les réserves de graisses du tissu adipeux et les corps cétoniques issus de leur dégradation, remplacent en partie le glucose dans le sang et le cerveau. Cet état métabolique, appelé cétose, peut-être reproduit par un régime dit cétogène, riche en graisse et dépourvu de sucres. Certains effets neuroprotecteurs du jeûne sont reproduits par le régime cétogène, notamment l’effet anti-épileptique, d’autres sont encore à l’état d’hypothèse, comme des effets anti-neurodégénératifs et protecteurs vis-à-vis de la maladie d’Alzheimer ou de Parkinson. Cependant, les effets de ce régime sur le métabolisme cérébral sont encore mal connus. Malgré l’absence de sucres dans la nourriture ingérée sous régime cétogène, le foie reste capable de produire du glucose. Cependant l’évolution des concentration intracérébrales de glucose au cours d’une diète cétogène reste inconnue, tout comme celle du lactate. Or le glucose et le lactate sont les principaux métabolites énergétiques du cerveau et la compréhension des effets du régime cétogène sur le métabolisme cérébral commence par une connaissance de ses effets du le glucose et le lactate cérébraux. Le but de ce projet est de monitorer les concentrations interstitielles de glucose et de lactate dans le cerveau au cours des premiers jours d’un régime cétogène grâce à des biocapteurs électrochimiques. Ce projet est aussi un défi technologique car la détection du glucose et du lactate repose sur des capteurs dont la durée de vie in vivo n’excède par 12h. Un nouveau procédé de fabrication qui permet d’obtenir une sensibilité stable pendant 5 à 7 jours a été mis au point. Ce projet permettra aussi de valider le concept d’un monitorage de plusieurs jours chez l’animal vigil, grâce à ces nouvelles microélectrodes.
Bénéfices attendus
L'ensemble de ce projet permettra d’évaluer comment la diète cétogène affecte le métabolisme cérébral. D’un point de vue méthodologique, ce projet permettra de mettre au point un système sans fil innovant, embarqué sur la tête de l’animal et qui rendra possible les études du métabolisme cérébral chez l’animal vigil. Sachant que l’anesthésie générale perturbe largement le métabolisme et notamment la régulation du glucose et du lactate intracérébral, cette innovation permettra une meilleure compréhension des mécanismes régulant le métabolisme cérébral. L’effet du régime cétogène sur le métabolisme cérébral une thématique importante du laboratoire pour laquelle un autres financement a déjà été obtenu de la FRC, la possibilité d’étudier ces effets chez l’animal vigil sans anesthésie représente un progrès considérable.
Procédures
Une chirurgie initiale durant environ 1h30 avec implantation de capteurs intracérébraux Deux tests comportementaux chez l'animal vigil et modification de l’alimentation. Les animaux seront hébergés individuellement pour pouvoir suivre leur prise alimentaire.
Impact sur les animaux
Au cours de ce projet, les animaux seront soumis à une chirurgie au niveau du crâne qui peut occasionner des douleurs qui seront traitées par l’administration de buprénorphine pendant les premières 24h, puis de carprofène pendant 12h supplémentaires. Ensuite, l’animal sera soumis à des protocoles des stimulations sensorielles très peu invasives. Le régime cétogène présente aussi peu d’effets secondaires, ceux-ci incluent une constipation ou des diarrhées peu fréquentes. Sur l’ensemble du projet la nuisance principale représente le réveil après la chirurgie du crâne, ce qui justifie un niveau de gravité modéré.
Devenir
La survie des animaux impliquerait une deuxième chirurgie pour la désimplantation des électrodes et probablement des souffrances consécutives à l'intervention
Remplacement
Le régime cétogène induit des adaptations lentes du métabolisme dès le changement de régime alimentaire. Ces adaptations impliquent l’ensemble de l’organisme : intestins, foies, pancreas, circulation sanguine, reins, cerveau. Il est donc nécessaire d’avoir recours à l’animal vivant pour étudier ce phénomène. Le remplacement par des approches in vitro n’est pas possible actuellement.
Réduction
Le nombre d’animaux est réduit au minimum pour permettre des analyses statistiques fiables. Au cours de ce projet, les analyses statistiques consisteront à comparer les données obtenues pendant la phase de diète standard 36h-48h après chirurgie, à celles obtenues après 3 jours de diète cétogène. Des tests de t de Student appariés seront appliqués après une analyse de normalité par le test de shapiro-Wilk. Dans le cas d’échantillons de données non normales, des tests de Mann-Whitney seront pratiqués. Les effectifs sont calculés sur la base de 10 animaux par groupe. Des mâles et des femelles seront inclus à part égale dans l’étude et nous disposerons de 5 comparaisons pour pouvoir détecter d’éventuelles différences liées au sexe. Les analyses statistiques seront pratiquées dès que six animaux auront été enregistrés. S’ils sont significatifs ou si des calculs de taille d’échantillon par des test beta révèlent qu’aucune différence claire n’apparaît, les expériences seront interrompues sans utiliser l’effectif annoncé au départ, ce qui peut réduire l’effectif.
Raffinement
Tout au long de ce projet, les animaux seront hébergés par paire dans des cages enrichies avec des matériaux de nidification et des baguettes de bois à ronger, afin d’améliorer leur bien-être général. Pendant la phase de réveil après chirurgie, le bien-être de l’animal sera évalué par une grille de score et la douleur sera traitée par des analgésiques. Tout au long du projet, des interactions régulières avec la cellule bien-être et la vétérinaire référente permettront éventuellement d’intégrer des mesures supplémentaires permettant d’améliorer le confort des animaux (par exemple un allongement de la période d’administration des analgésiques au-delà des premières 36h).
Choix des espèces
La plupart des études sur les effets du régime cétogène ont été effectuées chez le rongeur, qui représente le modèle animal de prédilection dans ce domaine, ce qui permet de s'appuyer sur un corpus bibliographique conséquent. Par rapport à la souris, le rat présente une taille et une masse musculaire plus importantes. Seul cet animal pourra porter le poids du potentiostat miniature évalué à moins de 10 g. Rats adultes de 10 semaines (environ 330g chez les mâles et 240g chez les femelles). L'étude concerne des animaux adultes
Transfert de microbiote de cochon stressé chez la souris : étude des effets sur la physiologie de l’hôte et d’une supplémentation en probiotiques.
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
120 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Rendues stériles puis colonisées par le microbiote de cochons stressés ou non, elles subissent des administrations orales répétées, des prélèvements de fèces et un prélèvement de sang terminal, pour repérer des bactéries probiotiques. Le porteur relie l'objectif au bien-être des animaux non-humains en élevage porcin, tout en précisant que des animaux moins stressés sont aussi plus performants économiquement. Les retombées annoncées pour la santé humaine sont renvoyées à un horizon lointain.
Objectifs
L'intestin héberge une communauté microbienne résidente (microbiote intestinal), abondante et complexe, qui assure des fonctions essentielles pour la santé de l'hôte. Il participe notamment à la dégradation des aliments, à la synthèse de vitamines et à la protection contre des microorganismes pathogènes. Chez l'espèce porcine, le microbiote intestinal joue un rôle dans la détermination des paramètres d'intérêt économique pour le secteur, tels que le poids corporel et le comportement. Notre projet de recherche concerne l’étude des mécanismes d’action par lesquels le microbiote ou ses composants agissent sur le bien-être de l’hôte. Nous analyserons l’impact de microbiotes de cochons stressés ou non stressés transférés à des souris dépourvues de microbiote, sur des paramètres liés au stress, ainsi que le bénéfice d’une supplémentation en bactéries sur ces mêmes paramètres. Notre objectif est de pouvoir identifier des leviers d’action pour améliorer le bien-être animal dans les élevages porcins. Par ricochet, des animaux moins stressés sont globalement en meilleure santé et plus performants économiquement. Au final, ces éléments sont susceptibles d’avoir également des répercussions en santé humaine. Ici, la stratégie consiste à utiliser des souris porteuses de microbiotes de cochon stressés ou non stressés puis à étudier différents paramètres de l’hôte pour identifier des « cibles » du microbiote intestinal. Dans notre projet, nous étudierons plus particulièrement des mélanges de microbiotes de porcs placés en condition classique d’élevage, considérée ici comme stressante, ou bien en condition non-stressante ; ceci afin d’améliorer le bien-être animal dans les élevages. Nous implanterons les microbiotes issus de ces animaux dans des souris axéniques afin de constater l’impact de ces microbiotes sur différents paramètres physiologiques liés au stress. La souris servira donc de modèle pour établir un lien de causalité entre le microbiote et le stress chez le porc. Finalement, certaines bactéries, déjà identifiées comme marqueurs de bien-être chez le cochon et identifiées comme probiotiques potentielles, seront analysées dans notre étude. Pour cela, elles seront administrées au moment de la colonisation avec le microbiote stressé. Nous travaillerons sur des souris élevées dans des enceintes stériles (isolateurs). L'élevage en isolateur permet d'obtenir des animaux dépourvus de bactéries ou colonisés par une ou plusieurs bactéries.
Bénéfices attendus
Le bénéfice essentiel de ce projet est la génération de nouvelles connaissances concernant le lien entre le microbiote et la santé de l’hôte. Il permettra aussi l’identification de bactéries probiotiques ayant un effet bénéfique sur la santé. Notre objectif est de pouvoir améliorer le bien-être animal dans les élevages porcins. Par ricochet, des animaux moins stressés sont globalement en meilleure santé et plus performants économiquement. Au final, de manière plus lointaine, ces éléments sont susceptibles d’avoir également des bénéfices en santé humaine.
Procédures
Administrations par voie orale (moins de 5 minutes par administration, sur animal vigile) : 6 fois sur 3 jours pour tous les animaux. Prélèvements de fèces 2 fois par semaine (environ 5 minutes par prélèvement, sur animal vigile), entre 6 et 10 fois en tout. Prise de poids 3 fois par semaine (environ 3 minutes par animal, sur animal vigile), entre 9 et 15 fois en tout. Prélèvement de sang en fin d’essai (moins de 2 minutes), sur animal vigile: 1 seule fois pour tous les animaux.
Impact sur les animaux
Il y aura besoin de contention pour effectuer les gavages qui peuvent générer un bref inconfort et un peu de stress transitoire pour les animaux. Par ailleurs, en fin d´essai, nous réaliserons un prélèvement de sang. Enfin, nous aurons également besoin d’isoler les animaux dans des pots en plastique transparents afin de collecter des fèces individuellement. Cet isolement dure quelques minutes.
Devenir
La survie des animaux est incompatible avec les différents prélèvements effectués en fin d’essai.
Remplacement
Pour l’étude des effets d’un microbiote sur un organisme, les cultures cellulaires ne permettent pas de reconstituer les communications complexes entre les différents organes de l’hôte. Le recours à des animaux axéniques (dépourvus de microbiote) est nécessaire.
Réduction
Les données de la littérature sur le sujet ont permis de définir des tailles de lots de 10 souris pour chaque condition afin d’obtenir des résultats significatifs à l’aide de tests statistiques appropriés.
Raffinement
Tout au long des procédures expérimentales, les animaux sont observés quotidiennement. Par ailleurs, ils sont hébergés à plusieurs (4 ou 5) afin de ne pas exposer ces animaux sociaux à un stress lié à l’isolement. Les quelques fois où les animaux sont séparés ne représentent qu’un temps très court (5 minutes environ, pour chaque gavage et/ou récupération de fécès) et ne sont pas considérées comme dommageables. Nous incluons des enrichissements dans les cages : cellulose à déchiqueter et permettant la création de nids, bâtons à ronger. Le matériel que nous utilisons est adapté à nos animaux. Les sondes de gavages sont en plastique souple et fin à bords arrondis et de taille adaptée pour empêcher les blessures et réduire l’inconfort. Des points limites sont définis afin de réduire au maximum la douleur ressentie par les animaux. Enfin, toutes les personnes manipulant les animaux sont formées et compétentes pour ce type d’expérimentation.
Choix des espèces
La souris est une espèce de référence et un modèle d’étude très largement utilisé dans le cadre de l’étude de pathologies. Le besoin de travailler en environnement complètement stérile, compatible avec la taille des animaux, constitue de plus un facteur imposant cette espèce animale. Des élevages de souris axéniques sont existants et accessibles, et les outils de biochimie et biologie moléculaire sont particulièrement bien développés pour l’espèce (contrairement au porc par exemple). De plus, même si des porcs sans microbiote sont disponibles, ils sont obtenus par césarienne et non élevés avec la mère, ce qui génère un stress susceptible de biaiser les résultats d’un projet comme le nôtre qui s’intéresse justement au stress et bien-être des animaux. Les animaux sont utilisés à un âge de 4 à 10 semaines, qui correspond à un âge auquel le système digestif est mature alors que les animaux sont toujours en croissance. Cet âge constitue donc un temps logique par rapport à la physiologie de l’animal.
Impact de la réponse UPR (Unfolded Protein Response) sur la réponse immunitaire lors de l’infection aigüe et chronique par Toxoplasma gondii.
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
874 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dont 330 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles sont infectées une fois par le parasite Toxoplasma gondii, puis tuées à un moment donné pour prélever le foie, la rate et le cerveau. Le porteur indique que 15 à 20 % des souris peuvent développer une forme aiguë avec tremblements, poil hérissé et abdomen distendu, et prévoit une euthanasie dès les premiers signes. Il décrit la souris comme un "modèle incontournable", hôte naturel du parasite, qu'il n'a pas été possible de remplacer par des tests in vitro.
Objectifs
Toxoplasma gondii est un modèle pertinent pour l’étude des mécanismes impliqués dans la virulence des parasites apicomplexes, qui incluent Plasmodium, agent de la Malaria. Nos recherches sur les mécanismes assurant la dissémination et la survie du parasite au sein de son hôte pourront servir à long terme à développer de nouvelles stratégies thérapeutiques contre les parasites de ce phylum. De plus, la toxoplasmose chronique est responsable d’encéphalites aigües lors de la réactivation des formes kystiques latentes présentes dans le cerveau des individus infectés souffrant d'immunodépression. Ainsi, l’étude des mécanismes régulant les interactions entre le parasite et le système immunitaire de l’hôte permettra de lutter contre l’établissement de la toxoplasmose cérébrale latente pour laquelle il n’existe actuellement aucun traitement. Préalablement aux expériences sur l'animal, des expériences menées in vitro ont permis de démontrer que l’infection par T. gondii stimule l’induction de la réponse UPR dans des cellules dendritiques. Par la suite, dans les souris, nous avons pu démontrer l’activation de la voie IRE1 de l’UPR dans les cellules dendritiques conventionnelles de type 1 (cDC1) lors de l’infection et que cette activation est essentielle pour monter une immunité protectrice contrôlant la dissémination parasitaire. Cependant, il reste à identifier par quels mécanismes la voie IRE1 stimule les fonctions des cDC1. En particulier, nous nous intéressons à la régulation par la voie IRE1 de l’activité de présentation antigénique sur les molécules CMH-I des cDC1, un processus nécessaire à l'activation des lymphocytes T spécifiques, amenant une protection à long terme contre une ré-infection, ainsi que le contrôle de la toxoplasmose chronique cérébrale. D'autre part, l'évaluation de la pathogénicité de certaines souches parasitaires mutantes peut aider à développer de nouvelles stratégies de vaccination contre cette infection, pour laquelle aucun vaccin n'est disponible chez l'Homme. En cela, nos recherches nécessitent des modèles in vivo pertinents qu’il n’a pas été possible jusqu’ici de remplacer par des tests in vitro.
Bénéfices attendus
Des études ont montré que l'induction de la voie IRE1 dans les cellules dendritiques est essentielle à la mise en place d'une réponse immunitaire protectrice contre certaines infections bactériennes et parasitaires par l'induction d'une réponse efficcace des Lymphocytes T (LT). Découvrir les mécanismes moléculaires sous-jacents permettra de proposer des thérapies ciblées visant à booster l'activation des LT spécifiques et bloquer l'installation de la toxplasmose latente cérébrale, pour laquelle il n'existe aucun traitements. Nos découvertes pourront également s'appliquer à d'autres agents infectieux comme Mycobactérium (agent de la tuberculose) et des virus respiratoires, qui ont été démontrés comme activant la voie IRE1 dans les cellules dendritiques lors d'une infection. D'autre part, l'évaluation de la pathogénicité de certaines souches parasitaires mutantes peut aider à développer de nouvelles stratégies de vaccination contre la toxoplasmose.
Procédures
L’infection des souris est réalisée une seule fois en début d’expérience par injection intrapéritonéale d’une faible dose de parasites. Les prélèvements sont effectués post-mortem à un temps donné de l’infection, représentant la fin du protocole expérimental. Le foie, la rate, le cerveau sont prélevés ainsi que 100µL de sang par ponction cardiaque. Les souris ne reçoivent aucun traitement ou manipulation avant euthanasie.
Impact sur les animaux
Les souris sont infectées une seule fois par voie intra-péritonéale en début de protocole expérimental et ne sont soumises à aucun prélèvement. Le prélèvement des organes/sang ne se fait qu'après la mise à mort en fin de protocol expérimental. Les souris infectées par la souche parasitaire PRU sont euthanasiées 6 jours post-infection dans la majorité des procédures expérimentales, avant le développement de symptômes cliniques pouvant entrainer une souffrance de l'animal. Pour le modèle de la toxoplasmose chronique, les souris seront sacrifiées 3 semaines post-infection, mais à ce stade, elles ne développent aucun signe clinique, cette forme de toxoplasmose étant bégnine (certains symptômes neurologiques de changements comportementaux peuvent se développer à partir de 3 mois d’infection). Cependant, certaines souris peuvent développer (dans 15 à 20% des cas) une toxoplasmose aïgue (Jours 9-14 post-infection) corrélée à des changements de comportement : tremblement, diminution de l’exploration, et/ou d'aspect physique externe : poil hérissé, abdomen distendu. Les souris sont surveillées quotidiennement après l'infection et l'apparition de signes précoces de souffrance (point limite fixé est quantifié par une grille de score) entrainera leur euthanasie immédiate.
Devenir
Afin d'évaluer la réponse immunitaire des souris infectées ainsi que la dissémination parasitaire, nos procédures impliquent le prélèvement d'organes vitaux comme la rate, le foie et le cerveau. Les animaux doivent donc être euthanasiés avant prélèvement et analyse de ces paramètres. De manière similaire, la génération de cellules dendritiques primaires à partir de la moëlle osseuse requiert le prélèvement des tibias et fémurs de la souris et ne peut donc se faire qu'après euthanasie de l'animal.
Remplacement
A ce jour, aucun système in vitro ne permet d'englober tous les aspects de l'interaction hôte-pathogène qui aboutissent à la toxoplasmose aigüe ou cérébrale chronique, caractérisée par l’installation de kystes latents dans le cerveau qui sont résistants aux traitements antibiotiques existants. De plus, l'évaluation de la pathogénicité de certaines souches parasitaires mutantes peut aider à développer de nouvelles stratégies de vaccination contre cette infection. En cela, nos recherches nécessitent des modèles in vivo pertinents qu’il n’a pas été possible jusqu’ici de remplacer par des tests in vitro. De nombreux aspects de la pathogénicité étant comparables entre l’Homme et la souris, il est admis que la souris constitue un modèle incontournable pour le suivi de la réplication du parasite in vivo et l’étude des interactions avec le système immunitaire de l’hôte. Par ailleurs, les différentes stratégies innovantes de lutte contre le parasite peuvent être évaluées et validées chez la souris qui est un modèle naturel d’infection et développe une toxoplasmose aigüe et chronique, similaires à ce qui est observé chez l’Homme. Par ailleurs, nous analysons la modulation de la réponse UPR (Unfolded Protein Response) au stress infectieux dans les cellules dendritiques, une réponse qui permet la mise en place d'une réponse immunitaire efficace contre le parasite. Nos résultats préliminaires montrent un impact de la réponse UPR sur la prolifération d'un sous-type de DC spléniques. Pour ces raisons, notre projet nécessite de réaliser nos études dans des cellules primaires et non des lignées cellulaires immortalisées, qui ont un cyle de division modifié. Cependant, nous utilisons une lignée de cellules dendritiques cDC1 immortalisée (MuTuDC) afin de valider certaines de nos hypothèses mécanistiques avant de les tester sur des cellules primaires issues de souris ou dans la souris, et d'étudier leur impact sur la dissémination parasitaire et la mise en place d'une immunité mémoire.
Réduction
Afin de minimiser le nombre de souris utilisées, l’analyse de nombreux paramètres se fait simultanément sur une même souris après prélèvement des différents organes (rate, foie, cerveau, sang). Les expériences sont répétées 3 fois et chaque expérience (3-7 souris par groupe expérimental) est analysée de manière indépendante. Ces conditions nous permettent de vérifier la reproductibilité des observations et de générer des résultats statistiquement validés. Notre connaissance préalable des protocoles expérimentaux utilisés ainsi qu'une étude statistique adaptée nous permet d’assurer la fiabilité du résultat tout en limitant à son minimum le nombre d’animaux utilisés.
Raffinement
Différentes mesures sont prises pour réduire le stress, l’inconfort et la douleur pendant l’expérience : les animaux manipulés sont isolés dans une pièce séparée afin d’éviter tout stress aux animaux non manipulés ; les souris ne sont pas soumises à des traitements ou prélèvements répétitifs mais à un prélèvement unique après euthanasie. De plus, après infection, les animaux sont surveillés quotidiennement afin de détecter les signes éventuels de souffrance le plus tôt possible. L'obtention du point limite fixé, caractérisé par un changement de comportement : diminution de l’exploration, ou d'aspect physique externe : poil hérissé, abdomen distendu, entrainera l’euthanasie immédiate de l’animal . Les animaux sont maintenus dans les conditions standart de température, cycle lumière/obscurité, d'alimentation et la cage possède un enrichissement (maison en dur).
Choix des espèces
La souris est un modèle pertinent d’étude car il est un hôte naturel de T. gondii qui inclut 1) La possibilité d’induction d’une toxoplasmose aigüe et chronique chez la souris par des souches de T. gondii infectant l’Homme et la pertinence de ce modèle expérimental en ce qui concerne l’évolution de la maladie, 2) Les nombreuses connaissances et outils disponibles pour cette espèce. En particulier, de nombreux anticorps contre des cytokines, chimiokines, voies de signalisation pro-inflammatoires assurent la réalisation d’expériences clés pour l’étude de la réponse immunitaire. Aussi, l’existence de LT CD8+ reconnaissant spécifiquement des antigènes de T. gondii sur les cDC murines permettent l’étude de l’activité de présentation antigénique. Ces paramètres font de ce modèle expérimental un système de choix qui permet d’éviter le recours aux espèces plus sensibles.
Comprendre la plasticité cellulaire dans la récidive du glioblastome après traitement
- Recherche appliquée
- Cancers
- Recherche fondamentale
- Oncologie
592 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Des cellules de glioblastome sont injectées dans le cerveau, la tumeur est retirée par craniotomie, puis les animaux reçoivent radiothérapie et chimiothérapie selon le protocole utilisé chez les patients, avant mise à mort pour analyses. Le porteur indique que la craniotomie provoque une douleur et que la tumeur peut entraîner une perte de coordination et de poids. Il affirme qu'il est impossible de recréer le microenvironnement tumoral hors de l'animal, tout en reconnaissant avoir observé in vitro une partie du phénomène étudié.
Objectifs
Les glioblastomes (GBM) sont les tumeurs cérébrales les plus fréquentes et les plus agressives chez l’adulte. Malgré un traitement lourd associant chirurgie (résection pour réduire au maximum la tumeur), chimiothérapie et radiothérapie (protocole de Stupp), la survie moyenne des patients n’excède pas 15 mois en raison de l’apparition, quasi-systématique, de récidives. Le principal facteur supposé pouvant expliquer l’apparition de ces récidives est la repousse de cellules très invasives, se propageant à partir de la masse tumorale. L’environnement protecteur empêche l’élimination de ces cellules par le protocole de Stupp. L'unité gliovasculaire (UGV) faite de cellules tumorales, de cellules immunitaires et de cellules cérébrales localisées à proximité des vaisseaux sanguins- est une niche protectrice favorisant la survie, la résistance au traitement et la dissémination des cellules de GBM. Elle a la pleine compétence pour jouer un rôle clé dans la récidive mais son rôle dans ce processus est encore mal connu. Mieux comprendre le comportement des cellules tumorales ainsi que le rôle du microenvironnement au sein de l'unité gliovasculaire et identifier des biomarqueurs spécifiques de la récurrence pourraient transformer considérablement notre vision actuelle de la thérapie des GBM et ainsi améliorer la prise en charge des GBM chez l’Homme.
Bénéfices attendus
Le glioblastome est la tumeur cérébrale agressive la plus fréquente chez l’adulte et l’un des cancers les plus mortels. Malgré des traitements très lourds (chirurgie, chimiothérapie et radiothérapie), la rechute est pratiquement inévitable (90%). Des données de la littérature ainsi que les résultats préliminaires obtenus au laboratoire, suggèrent que l’unité gliovasculaire (cellules tumorales, endothéliales, péricytaires, astrocytaires et immunitaires) pourrait jouer un rôle déterminant dans la survie des cellules tumorales après traitement. Cette étude nous permettra de définir précisément le rôle de l’unité gliovasculaire dans la résistance au traitement et sera déterminante pour l’identification de cibles thérapeutiques. Ce projet s’insère dans une grande étude réalisée en collaborations avec plusieurs équipes de recherche sur le glioblastome (cliniciens et chercheurs). Les résultats obtenus dans notre modèle préclinique murin seront ensuite validés à partir de biopsie de patients traités ou non au protocole de Stupp. L'application directe et immédiate de ces connaissances pourrait ainsi favoriser le développement de nouvelles thérapies ciblées, dont le GBM a urgemment besoin puisqu’ aucune amélioration thérapeutique pertinente n'a été apportée ces 15 dernières années. Malgré les efforts massifs déployés dans le domaine clinique et de la recherche, le traitement du GBM reste l'un des défis les plus difficiles à relever en oncologie clinique. Presque tous les patients atteints de GBM reçoivent le protocole de Stupp, qui est la norme en matière de soins ; par conséquent, beaucoup d'entre eux bénéficieraient de stratégies thérapeutiques visant à accroître son efficacité. Dans ce contexte, il s'agit d'une approche entièrement nouvelle issue d'une idée novatrice. Les résultats de ce projet jetteront les bases des objectifs futurs : déterminer de nouvelles voies et stratégies pour cibler les voies de résistance gliovasculaire post-Stupp et améliorer le traitement en collaboration avec les cliniciens. La compréhension de la résistance des GBM au protocole Stupp et de la biologie de l’unité gliovasculaire pourraient transformer considérablement notre vision actuelle du traitement des GBM dans le but ultime d’améliorer la survie des patients.
Procédures
L’objectif 1er de cette étude est d’établir un modèle pré-clinique de traitement du GBM chez la souris (protocole de Stupp). Pour cela, différents groupes de souris seront constitués. Groupe 1 : dans cette première procédure visant à mettre au point le retrait chirurgical de la tumeur, des cellules tumorales sont injectées dans le cerveau (durée de l’anesthésie : 30 min). Après le développement de la tumeur les souris sont opérées afin de procéder au retrait de la tumeur (durée de l’anesthésie : 30min). Groupe 2 : Après mise au point du retrait de la tumeur avec le groupe 1, nous implanterons des cellules tumorales dans de nouvelles souris. Après développement de la tumeur, elle sera retirée. 3 jours après la résection de la tumeur, les animaux anesthésiés seront traités par radiothérapie (durée 15 minutes). Un traitement sera également administré directement dans l’abdomen de l’animal vigile (5 minutes). Ces traitements (radiothérapie et chimiothérapie) seront répétés au maximum 3 fois sur 3 jours consécutifs. Groupe 3 : sur certaines souris du groupe 2, une fenêtre d’observation sera posée après la résection (durée d’anesthésie 30 min). Ces animaux seront également traités par chimiothérapie et radiothérapie selon le même protocole décrit plus haut. Les animaux seront suivis par imagerie une fois avant le début du traitement puis en fin de traitement à raison d’une fois par semaine pendant 3 semaines. Des prélevements de sang seront réalisés à raison de 2 fois par semaine pendant toute la durée de l’étude (durée du geste inférieur à 30 sec).
Impact sur les animaux
Lors de l’injection : Les animaux greffés avec les cellules tumorales vont développer une tumeur cérébrale dont la taille sera évaluée fréquemment par dosage sanguin. Lors la résection : L’os du crane étant peu innervé, la craniotomie est à l’origine d’une douleur mesurée. La résection de la tumeur en elle-même ne provoque pas de douleurs puisque le cerveau ne possède pas de terminaisons nerveuses. Cependant, la craniotomie peut engendrer un changement de pression intracrânienne et la résection en elle-même peut être à l’origine de petites hémorragies. Suite à cette intervention, une réduction des mouvements et de la mobilité de l’animal, une perte de coordination peuvent subvenir dans les heures qui suivent la chirurgie. Dans les jours suivant, une perte de poids peut également être observé. Le traitement aux rayonnement ionisants n’entraine pas d’inconfort en lui-même et est réalisé sur des animaux anesthésiés Les nuisances attendues suite à l’injection de la chimiothérapie seront celles liées à l’injection (douleur légère de courte durée). D’après notre expérience aucune douleur n’est attendue suite à l’administration de ce traitement. Les prélèvements sanguins réalisés au niveau de la queue de l’animal provoqueront une douleur légère et un stress de courte durée chez la souris.
Devenir
Les animaux sont mis à mort pour des analyses post-mortem
Remplacement
Des résultats préliminaires du laboratoire couplés à des données de la littérature nous mènent à penser que les modifications de comportement des cellules tumorales après traitement (protocole de Stupp) sont intimement dépendantes de leur environnement. Or, le microenvironnement tumoral est un système complexe aux paramètres extrêmement nombreux et dont la plupart sont inconnus : il est aujourd’hui impossible de recréer totalement cet environnement ex vivo. C’est pour cela que nous devons avoir recours à des études sur l’animal dans lequel tous les paramètres sont réunis. Notre hypothèse est qu’après le traitement les cellules tumorales résiduelles localisées au sein de l’unité gliovasculaire protectrices sont à l’origine de la récidive. Nous avons développé des méthodes alternatives pour éviter au maximum d’avoir recours aux animaux. Ainsi, nous avons au préalable observé in vitro que des cellules de GBM acquéraient un phénotype de résistance lorsqu’elles étaient au contact de vaisseaux sanguins. Cependant, ce modèle ne représente qu’une version simplifiée du microenvironnement tumoral. En effet, le microenvironnement tumoral est un système complexe aux paramètres extrêmement nombreux et dont la plupart sont inconnus il nous est donc impossible de recréer totalement cet environnement ex vivo.
Réduction
Afin de réduire le nombre d’animaux, nous avons fait un travail de recherche bibliographique rigoureux. De plus, notre expérience passée nous permet de limiter le nombre d’animaux. En effet : 1-Nous avons identifié le nombre de cellules à injecter pour obtenir une tumeur qui sera résécable environ un mois après l’injection. Nous ne testerons donc pas différentes concentrations de cellule. 2-Nous maitrisons la résection de la tumeur 3-Pour le traitement radio et chimiothérapeutique, nous avons mené de nombreuses expériences in vitro qui nous permettent de cibler les doses et le timing de traitement ce qui réduit considérablement le nombre d’animaux utilisés. 4-Le suivi régulier de la progression tumorale grâce à la mesure d’un marqueur sanguin nous permet de savoir quand effectuer la résection mais également de monitorer la récurrence de la tumeur ce qui réduira également le nombre d’animaux utilisés. 5-Les analyses requièrent une faible quantité de matériel et permet donc de réduire le nombre d’animaux utilisés.
Raffinement
En accord avec les recommandations internationales, en particulier dans le domaine de la cancérologie, les animaux sont suivis individuellement et ce plusieurs fois par semaine (2 à 3 fois) afin d’assurer leur bien-être. Celui-ci sera évalué selon une grille de score. Si nécessaire, les expérimentations seront stoppées avant toute souffrance. Les manipulations lourdes sont faites sous anesthésie et les animaux recevront systématiquement les traitements antibiotiques et analgésiques adaptés pendant et après les opérations. Dès l’apparition d’une tumeur de taille importante (évaluée par un marqueur sanguin) les animaux sont suivis quotidiennement afin d'évaluer leur bien-être selon la grille de score jointe. En cas de signes de détresse les soins adaptés seront apportés (analgésie, hydratation …). Si aucun soulagement n’est possible ils seront mis à mort.
Choix des espèces
Nos expérimentations seront menées chez la souris, modèle de choix pour les expériences en cancérogenèse. Leur petite taille, et la méthodologie expérimentale bien établie en font une espèce animale pertinente pour les expériences de laboratoire. Nous étudierons des lignées cellulaires humaines et murines. Deux souches de souris seront utilisées dont des souris immunodéficientes pouvant recevoir des injections de cellules humaines sans développer de réactions immunitaires contre celles-ci. A l’inverse, l’autre lignée de souris est immunocompétente et permet donc de réaliser notre étude dans un contexte de réponse immunitaire complète. Adulte de 7-8 semaines, un âge qui permet une bonne prise tumorale mais également avec un potentiel de croissance limité afin d’éviter que les dispositifs chirurgicaux (fenêtres crâniennes) ne gênent leur croissance ; les animaux à cet âge supportent mieux l’anesthésie et la chirurgie.
Imagerie de la neuromélanine dans un modèle rat de la maladie de Parkinson
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
86 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent une injection intracérébrale de vecteurs viraux pour surproduire la neuromélanine, puis jusqu'à cinq séances d'imagerie sous anesthésie et un essai de traitement par ultrasons, avant mise à mort pour analyse du cerveau. Le porteur indique que l'injection peut provoquer douleur et perte de poids, et qu'un syndrome parkinsonien progressif peut mener à l'apathie. Il affirme qu'aucun modèle in vitro ou in silico ne reproduit la complexité du cerveau nécessaire à l'étude de la maladie de Parkinson.
Objectifs
La neuromélanine, qui joue un rôle dans le développement de la maladie de Parkinson, est principalement contenue dans une structure cérébrale appelée substance noire qui est fortement impactée dans la maladie. L’imagerie par résonance magnétique permet de mesurer in vivo le volume de certaines structures cérébrales, incluant la substance noire, ainsi que de mesurer la présence de neuromélanine. L’objectif du projet est de mesurer le niveau de neuromélanine par imagerie par résonance magnétique dans un modèle rat de la maladie de Parkinson afin de mieux comprendre le lien entre cette molécule et le développement de la maladie. Un essai thérapeutique par stimulation mécanique des tissus par ultrasons focalisés transcrâniens sera également réalisé dans l’objectif de réduire la concentration intracellulaire de neuromélanine et de ralentir le processus dégénératif.
Bénéfices attendus
Ce projet participera à la recherche contre la maladie de Parkinson avec de nombreux bénéfices à court et long-terme. Dans un premier temps, les résultats de la première étude permettront de mieux comprendre le développement de maladie de Parkinson en étudiant la corrélation entre les niveaux de neuromélanine dans la substance noire, les symptômes moteurs et les caractéristiques histopathologiques des neurones dopaminergiques. Selon notre hypothèse, un seuil de neuromélanine pathologique sera établi à la suite de cette étude. Dans un second temps, notre projet permettra le développement et l’évaluation in vivo du traitement par ultrasons transcrâniens focalisés sur un modèle pertinent. Nous attendons de ce traitement qu’il ralentisse l’apparition du syndrome parkinsonsien chez les rats. Nos données présentant plusieurs fenêtres thérapeutiques seront alors une base solide pour la conception d’un essai clinique. En supplément de ces bénéfices directs, le projet permettra une meilleure caractérisation du modèle rat utilisé. Ces résultats, qui pourront être valorisés à travers des publications dans des revues scientifiques, seront utiles à toute la communauté scientifique travaillant sur ces problématiques. Par ailleurs, les images acquises en imagerie par résonance magnétique et les échantillons cérébraux issus de rats modèles de la maladie de Parkinson à différents âges, pourront par la suite être réutilisés dans de futurs projets.
Procédures
Le projet inclut les interventions suivantes : - Injection intracérébrale de vecteur viraux induisant la surproduction de neuromélanine : 86 rats (tous les animaux). Sera pratiqué une seule fois par animal, sous anesthésie générale avec prise en charge analgésique pour une durée de 30 min. - Imagerie par résonance magnétique sensible à la neuromélanine : Sera pratiqué sur 86 rats entre 1 et 5 fois par rat en fonction des groupes expérimentaux (temps de maintien plus long), avec un minimum d'1 mois entre deux sessions. Pratiqué sous anesthésie générale pour une durée de 2h30. - Test comportemental (observation du rat dans une cage propre) : Sera pratiqué entre 1 et 5 fois par rat en fonction des groupes expérimentaux (temps de maintien plus long), avec un minimum d'1 mois entre deux sessions. Pratiqué sur animaux vigiles pour une durée de 5 min. - Traitement par ultrasons focalisés : Pratiqué sous anesthésie générale en même temps qu'une session d'imagerie de 30 min sur 30 rats 1 fois par semaine pendant 3 semaines.
Impact sur les animaux
Les rats recevront une injection stéréotaxique de vecteurs viraux exprimant la tyrosinase humaine. Suite à cet acte, les rats sont susceptibles de montrer des signes de douleur et une perte de poids qui devrait durer une semaine maximum. Les sessions d’imagerie et de traitement ne nécessitent pas de chirurgie et aucune nuisance n’est attendue après réveil. Enfin, les tests comportementaux prévus (observation d’un rat dans une cage propre pendant 5 min) seront réalisés sur des rats vigiles. Ces tests pourraient générer un léger stress qui devrait s’estomper rapidement après retour du rat dans sa cage d’hébergement. Le phénotype des rats exprimant la tyrosinase humaine n’est pas considéré comme dommageable dans la limite d’âge attendue. Le développement du syndrome Parkinsonien chez les rats exprimant la tyrosinase humaine, très progressif, pourrait cependant mener à terme à une perte de poids due à une apathie et inactivité des rats.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés afin de pouvoir prélever leurs tissus cérébraux et d’analyser les neurones dopaminergiques de la substance noire. Ces données nous permettront de mieux comprendre les liens entre le niveau de neuromélanine, les troubles moteurs, et la dégénérescence neuronale dans ce modèle de la maladie de Parkinson.
Remplacement
Il n’existe à ce jour aucun moyen de modéliser in vitro ou in silico la complexité du cerveau nécessaire à l’étude des mécanismes à l’origine de la maladie de Parkinson.
Réduction
Un calcul de puissance statistique d’après nos précédents résultats a montré un nombre minimal de 8 rats nécessaires dans chaque groupe expérimental pour pouvoir répondre à la question scientifique posée. Afin de garantir que la perte d’un animal pour une quelconque raison ne puisse pas compromettre les analyses statistiques de l’étude, ce nombre a été porté à 10 rats par temps d’observation (5 temps x 10 rats = 50 rats). La conception de l'étude permet de réduire le nombre d’animaux utilisés en effectuant un suivi longitudinal plutôt que l’établissement d’une nouvelle cohorte pour chaque âge étudié. De plus, afin de garantir le bon déroulement de l’étude principale , celle-ci sera précédée d’une étude préliminaire permettant d’optimiser les protocoles d’injection et d’imagerie. Un nombre de 6 rats est prévu dans cette procédure pour pouvoir ajuster notre protocole avant le lancement de l’étude comportant un nombre important d’animaux, dans le cas où le protocole initial ne serait pas satisfaisant pour répondre à la question scientifique. De plus, cette étude principale permettra d’identifier la fenêtre temporelle la plus pertinente pour l’évaluation d’une thérapie. Cela permet de réduire le nombre d’animaux qui auraient dû être utilisés pour tester le traitement à différents temps post injection. Au total un nombre de 86 rats sont donc inclus dans les procédues expérimentales.
Raffinement
Les rats seront hébergés par 2 en portoir ventilé, dans un environnement à température contrôlée, avec cycle diurne-nocturne de 12h. L’eau et la nourriture seront fournies ad libitum. Un environnement enrichi par un système de nidification périssable renouvelé lors du change hebdomadaire sera fourni aux animaux. Une période d’acclimatation d’une semaine est prévue avant toute manipulation des animaux lors de leur arrivée. Les animaux seront ensuite examinés quotidiennement par le responsable du projet. Une surveillance et une fréquence de pesée accrues seront mises en place en cas d’approche d’un point limite, en particulier en cas de perte de poids corporel constatée lors du suivi hebdomadaire. Lors des injections intracérébrales, les rats âgés de deux mois seront anesthésiés et recevront une analgésie 20 minutes avant l’injection intracérébrale. La température corporelle des animaux sera maintenue avec un tapis d’eau chaude circulante thermo-régulée. De l’ocrygel sera placé sur les yeux pour éviter tout dessèchement. Une crème analgésique locale sera également appliquée au niveau des points de contact du cadre stéréotaxique. Suite aux actes chirurgicaux, une prise en charge analgésique sera réalisée pour la prise en charge aigüe, puis des analgésiques seront mélangés à la boisson pendant 24h. Le suivi hebdomadaire du poids corporel des rats nous permettra d’instaurer un point limite de nuisance au bien-être des animaux. Suite aux actes chirurgicaux, ou en cas de perte de poids des animaux, une surveillance accrue sera mise en place avec un suivi renforcé à trois fois par semaine. La plaie sera surveillée. En cas d’infection, la plaie sera nettoyée et une pommade cicatrisante sera appliquée quotidiennement. L’utilisation d’ultrasons transcraniens est une mesure de raffinement en elle-même puisqu’elle permet une approche thérapeutique sans ouverture crânienne. Lors des examens d'imagerie, les rats seront anesthésiés et fixés par un cadre stéréotaxique au lit de l’appareil d'imagerie. Une analgésie locale sera appliquée par gel au niveau des oreilles pour minimiser la douleur induite par le cadre stéréotaxique.
Choix des espèces
Les rats sont de bons modèles pour l’étude du cerveau par imagerie par résonance magnétique, car leur taille permet de les examiner dans des imageurs à résonance magnétique à haute performance, avec de nombreux modèles pathologiques disponibles. De plus, de nombreux tests comportementaux permettent d’évaluer les altérations cognitives et motrices dans ces modèles. En particulier, le modèle utilisé permet de reproduire de nombreux aspects de la maladie de Parkinson. Les animaux seront utilisés à l’âge de deux mois, au début de l’âge adulte, idéal pour l’injection des vecteurs viraux et passage à l’imagerie par résonance magnétique.
Influence des odeurs sur le réseau de neurones hypothalamiques impliqué dans le contrôle de la prise alimentaire chez la souris
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
564 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures classées en souffrance légère. Elles subissent jusqu'à quatre mises à jeun de seize heures, des tests olfactifs et un régime hyperlipidique, puis une mise à mort par exsanguination sous anesthésie pour prélever les tissus. Le porteur étudie comment l'odeur de nourriture module des neurones de l'appétit et situe d'éventuelles voies thérapeutiques contre l'obésité dans le futur. Il affirme que la souris est le seul modèle permettant les modifications transgéniques et l'étude de ce comportement alimentaire.
Objectifs
Dans ce projet nous nous intéressons à la régulation de la prise alimentaire. Cette régulation implique notamment un réseau de neurones situé dans le noyau arqué de l’hypothalamus. Les expériences menées dans ce projet porteront sur une population de neurones, les neurones POMC ayant pour action supposée de limiter la prise alimentaire. Ces neurones s’activent au cours des repas et diminuent leur activité lorsque les réserves énergétiques baissent. De précédentes études réalisées sur des souris ont révélé la capacité de ces neurones à répondre non seulement lorsque le cerveau détecte la présence de nutriments mais également à des signaux sensoriels issus notamment de la nourriture. Ainsi les neurones POMC peuvent être modulés par l’odeur de nourriture avant même qu’un aliment ne soit ingéré. Le présent projet propose de caractériser les mécanismes à l’origine de cette modulation des neurones POMC par les odeurs de nourriture chez la souris. Différentes odeurs présentes dans des nourritures palatables seront utilisées pour tester leur attractivité sur les souris, leur capacité à modifier la prise alimentaire ainsi que leur effet sur la physiologie des neurones POMC.
Bénéfices attendus
Les expériences proposées permettront une meilleure compréhension des mécanismes neurobiologiques de la régulation de la prise alimentaire. Dans le contexte de l’augmentation forte du nombre de personnes en surpoids ou obèses dans le monde, ces résultats pourraient ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques pour le contrôle de la prise alimentaire s’appuyant sur l’utilisation d’odeurs modulatrices des circuits neuronaux régulant la prise alimentaire.
Procédures
La procédure 1 implique au maximum 4 mises à jeun de 16h sur chaque animal espacées de 48h au moins. Les test olfactifs durent moins de 20 min par souris. Dans la procédure 2, les animaux seront exsanguinés par perfusion intracardiaque avec une solution saline au cours de leur euthanasie. Dans la procédure 3, les animaux seront maintenus en cages individuelles pendant une semaine et consommeront quelques croquettes de régime hyperlipidique.
Impact sur les animaux
Les odeurs utilisées proviennent d’aliments ou d’arômes alimentaires et seront utilisées à des doses faibles (les doses nécessaires à leur détection par les souris) et sur des durées inférieures à 2h. Cette exposition est donc inoffensive pour les animaux. Le régime hypercalorique entrainera une prise de poids qui sera mesurée une fois par semaine. Durant les 8 semaines d’administration du régime hypercalorique, la prise de poids sera limitée et ne causera pas de souffrance à l’animal. Les exsanguinations seront réalisées sur animal en cours d’euthanasie à la suite de l’administration d’un antalgique (Carprofène) 30min avant.
Devenir
Mise à mort des animaux sous anesthésie générale pour récupérer les tissus vivants en vue de l'étude de leur fonctionnement.
Remplacement
L’objectif général du projet vise à comprendre chez l’animal l’effet d’odeurs sur le contrôle de la prise alimentaire. Dans ce contexte de recherche, le recours à des modèles animaux pertinents et adaptés à l’étude du comportement de recherche de nourriture et de prise alimentaire reste donc une nécessité expérimentale afin d’appréhender la réalité physiologique de nos résultats. Une recherche d’alternatives et d’autres méthodes dans des bases de données démontre par ailleurs que les solutions de rechange appropriées à ces procédures ne sont pas disponibles ou applicables.
Réduction
Plusieurs éléments permettent de répondre au principe de réduction tout en évitant de compromettre l’obtention de résultats interprétables : i) les tests non paramétriques envisagés, ii) la variabilité couramment observée permettant d’avoir au maximum n=15, iii) l’utilisation des animaux en mode longitudinal.
Raffinement
En accord avec la structure chargée du bien-être animal au sein du laboratoire, nous avons défini les meilleures conditions d'hébergement possibles ainsi que les points limites précoces. Dans ce projet, nous avons 5 à 10 souris par cage, présence de différents enrichissements (batonnet de bois, dôme en carton et Sizzle nest), surveillance quotidienne et soins apportés rapidement si nécessaire. Nous appliquons les méthodes recommandées pour l’analgésie (Carprofène 5 mg/kg sc) et l’euthanasie (Exagon 300 mg/kg ip). Le nombre d'animaux utilisé est calculé afin d'avoir des tests statistiques robustes n'obligeant pas à répéter l'expérience.
Choix des espèces
Le projet proposé porte sur l’étude d’une population particulière de neurones hypothalamiques ayant un rôle clé dans le contrôle de la prise alimentaire. Les expérimentations seront réalisées sur des souris transgéniques nous permettant de cibler cette population neuronale afin d’en comprendre le fonctionnement. La souris est le seul modèle animal permettant les modifications transgéniques nécessaires à la transformation ou à la visualisation de la population neuronale étudiée dans ce projet. D’autre part, la souris est un animal à l’odorat très développé qui utilise les odeurs dans son comportement alimentaire. Enfin, sa physiologie générale est suffisamment proche de celle de l’être humain pour que les informations obtenues servent les explorations thérapeutiques chez l’humain. Les procédures expérimentales débuteront à l’âge de 8 semaines. Ce projet sera réalisé sur des souris adultes sexuellement matures. Le système olfactif de l’animal se développe au cours de sa croissance et atteint un équilibre lorsque l’animal a terminé sa croissance.