Rongeurs

910 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Selon les protocoles, on leur greffe des cellules tumorales sous la peau ou dans la prostate par chirurgie, ou on déclenche des tumeurs par injections de tamoxifène, avant des séries d'injections répétées et des séances d'imagerie sous anesthésie s'étalant jusqu'à dix-huit mois. Le porteur indique que les souris développent des tumeurs et une dégradation progressive de leur état général, encadrées par des points limites. Le projet vise à confirmer chez la souris le rôle de la signalisation calcique dans le cancer de la prostate et à tester un anticorps, l'application chez l'humain restant présentée comme une perspective.

Objectifs

L’objectif du projet consistera à permettre une validation in vivo de nos résultats obtenus in vitro à savoir : -la signalisation calcique est impliquée dans la croissance tumorale en réponse à une stimulation du système nerveux parasympathique -la signalisation calcique est impliquée dans la résistance aux traitements chimiothérapeutiques -la signalisation calcique est impliquée dans la formation des métastases osseuses du cancer de la prostate -la signalisation calcique est une cible thérapeutique potentielle in vivo.

Bénéfices attendus

Les enjeux en matière de cancérologie sont importants car nous avons identifié in vitro que la signalisation calcique un rôle central dans plusieurs mécanismes clés de la cancérogenèse (prolifération, angiogenèse, métastase, apoptose, résistance aux chimiothérapies…). Nous devons confirmer ces données obtenues in vitro par des études chez la souris. Une autre application importante de ce projet sera l’étude de l'efficacité d'un anticorps monoclonal ciblant spécifiquement la signalisation calcique des cellules tumorales afin de stopper la progression tumorale. L’anticorps testé pourra être modifié et utilisé chez l’homme comme thérapie seule ou en combinaison contre les cancers prostatiques avancés aujourd’hui incurables.

Procédures

Procédures 1,2 et 5: 1 Anesthésie à l'isoflurane (10 min) suivie d'1 injection sous-cutanée de cellules tumorales. Une fois par semaine (pendant 9 semaines): traitements avec les chimiothérapies ou solvant seul (1 injection intra péritonéale/sem soit 9 IP) et/ou 1 administration per os/sem de Rucaparib (ou solvant seul) (soit 9 PO) et/ou 1 injection IP de l'anticorps monoclonal ou son peptide contrôle (à renouveler tous les 3 jours) (soit 21 IP). Procédure 3 : 1 Anesthésie par isoflurane avant la procédure chirurgicale (implantations dans la prostate de cellules cancéreuses humaines à l'aide de seringues à insuline). Puis, chaque semaine (durée étude 25 semaines), la progression de la maladie sera surveillée par imagerie petit animal à bioluminescence : 1 injection (100 µL) IP de luciférine (25 IP au total) puis 1 Anesthésie à l’isoflurane (25 AG au total) puis imagerie. A partir de la semaine 4 et pendant 21 semaines, traitements appropriés comme indiqué (anticorps ou anticorps-CTL ; à renouveler tous les 3 jours soit 49 IP; docetaxel 1 IP/sem soit 21 IP; inhibiteur de PARP 1 IP/sem soit 21 IP ; docetaxel+PARP 1 IP/sem soit 21 IP). L’influence du système nerveux périphérique sera également évaluée avec un antagoniste des voies cholinergiques/muscariniques (darifenacin (Chrm3)). A partir de la semaine 4, les souris concernées recevront une IP journalière de darifenacin à 2.5 mg/kg dans du PBS ou du PBS seul (soit 147 IP). Procédure 4: durée de 18 mois. 5 IP intrapéritonéales consécutives à la semaine 2 (souris âgées de 15 jrs) pour l'administration du tamoxifène ou du solvant seul (huile de maïs). A partir de la semaine 4, les souris concernées recevront une IP journalière de darifenacin à 2.5 mg/kg dans du PBS ou du PBS seul (476 IP au total). Pour toutes les souris de la procédure 4: 36 anesthésies par isoflurane (pour chaque souris tous les 15 jours) afin de réaliser un suivie par imagerie petit animal à rayon X de l'apparition des métastases osseuses.

Impact sur les animaux

Les nuisances ou effets indésirables attendus sur les souris concerneront la douleur et la maladie puisque les souris vont développer des tumeurs selon trois approches : xénogreffes sous cutanées, xénogreffes orthotopiques protatiques ou tumeurs spontanées. Pour les xénogreffes sous cutanées (Procédures 1, 2 et 5), une injection souscutanée de cellules tumorales sera réalisée au niveau du dos sous anesthésie générale. Il n’y aura pas d’autres nuisances causées par d’autres actes expérimentaux par la suite hormis les différents traitements (chimiothérapies, anticorps) que subiront les différents groupes de souris et qui seront injectés en intra-péritonéal. Pour les xénogreffes orthotopiques protatiques (Procédure 3), une injection intra-prostatique de cellules tumorales sera réalisée également sous anesthésie générale. Un acte chirurgical sera nécessaire. Il n’y aura pas d’autres nuisances causées par d’autres actes expérimentaux par la suite hormis les différents traitements que subiront les différents groupes de souris et qui seront injectés en intra-péritonéal. Cependant, chaque semaine, la progression de la maladie sera surveillée par imagerie petit animal à bioluminescence (non invasif) et une anesthésie générale à l’isoflurane sera nécessaire. Enfin, en ce qui concerne les tumeurs spontanées (Procédure 4), les souris recevront une administration de tamoxifène par injection intrapéritonéale une fois toutes les 24 heures pendant 5 jours consécutifs afin d’induire la délétion d’ORAI3 spécifiquement dans la prostate. Il n’y aura pas d’autres nuisances causées par d’autres actes expérimentaux par la suite hormis les différents traitements que subiront les différents groupes de souris et qui seront injectés en intra-péritonéal. Cependant, chaque semaine, la progression de la maladie sera surveillée par imagerie petit animal à rayon X (non invasif) et une anesthésie générale à l’isoflurane sera nécessaire. En ce qui concerne les nuisances ou effets indésirables attendus et engendrés par suite des expérimentations (conséquences, phénotype), les souris vont développer des tumeurs et donc des douleurs pourront apparaître avec une détérioration progressive de l’état générale. Ainsi, pour chaque procédure des points limites adaptés, suffisamment prédictifs et précoces pour permettre de limiter la douleur à son minimum, sans remettre en cause les résultats du projet sont présentés.

Devenir

Tous les animaux des différents protocoles seront euthanasiés sans douleur à la fin de chaque procédure expérimentale afin de récupérer les tumeur pour réaliser des analyses omics.

Remplacement

Les caractéristiques morphologiques, physiologiques et immunologiques de la souris ne sont pas reproductibles in vitro. De même, l’influence de l’innervation qui est un paramètre que nous souhaitons examiner n’est pas reproductible in vitro. La délétion de manière inductible et spécifique dans les cellules épithéliales de la prostate permettra d’évaluer précisément le rôle de la protéine ORAI3 au sein d’un microenvironnement composé de différents type cellulaires (cellules nerveuses, stromales, immunes) dans différents contextes physiologiques et physiopathologiques. De plus, l’utilisation d’animaux d‘expérimentation comme la souris est particulièrement pertinente dans le cadre de la recherche en cancérologie afin de confirmer in vivo l’intérêt de nouvelles associations de chimiothérapies ou l’utilisation d’un anticorps monoclonal thérapeutique dont nous avons montré in vitro l'efficacité

Réduction

Afin de réduire la variabilité des résultats, l'environnement des souris et leur statut sanitaire seront contrôlés. Des tests statistiques appropriés ont été utilisés afin de déterminer le nombre nécessaire et suffisant de souris par lot. La randomisation sera également appliquée afin de supprimer certains risque de biais. Au total, ces mesures permettent de réduire au maximum le nombre des animaux utilisés pour les procédures expérimentales.

Raffinement

Les souris cohabiteront par groupe de 5 dans des cages adaptées en termes de surface et 3 enrichissements seront prévus (tunnel, coton, igloo rouge) pour réduire le stress des animaux. Aucun nouvel animal ne sera introduit dans des groupes déjà formés. L'environnement des animaux, l'équipement, système d’abreuvoir, la qualité de l’eau, la nourriture et la litière seront contrôlés régulièrement. L’état de bien être des souris sera également évalué quotidiennement par l’observation des signes physiques, physiologiques et comportementaux (perte de poids, aspects du pelage, morsures...). Lors de chaque anesthésie, la température des animaux sera maintenue grâce à l’utilisation de coussins chauffants. De plus, un gel oculaire (à base de vaseline) est appliqué au niveau des yeux des animaux pour éviter tout dessèchement de la cornée à chaque anesthésie. Nous allons utiliser des analgésiques et/ou des anesthésiques locaux adaptés afin de prévenir et/ou réduire au maximum la douleur chez les animaux.

Choix des espèces

L’innervation du cancer de la prostate est un paramètre que nous souhaitons examiner et n’est pas reproductible in vitro. Le modèle murin est aujourd’hui validé pour l’étude de l’innervation du cancer de la prostate. Les protocoles seront réalisés avec des souris mâles âgées de 5 semaines. En effet, pour les expériences utilisant des souris immunodéprimées (nude) il est connu que les souris d'un âge plus avancé peuvent récupérer des lymphocyte T par rapport aux souris jeunes. Dès lors, pour les autres souris du projet et afin de pouvoir comparer les différents groupes nous utiliserons pour tout le projet des souris âgées de 5 semaines. Pour la procédure3: des souris plus âgées seront utilisées (8 semaines car il nous faut attendre la maturité sexuelle des mâles soit 8 semaines pour réaliser les injections intra-prostatiques). Pour la procédure 4: le développement tumorale sera induit par injections de tamoxifène sur des souris âgées de 15 jours et l'étude de survie durera 18 mois.

1 760 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal est isolé jusqu'à sept jours dans une cage à métabolisme, le dos rasé et recouvert d'un dispositif collé, pendant qu'une molécule chimique appliquée sur la peau est suivie dans son organisme. Le porteur reconnaît que l'isolement, la contention sur grille et le dispositif provoquent stress et inconfort, et que le produit testé peut entraîner démangeaisons ou irritation. Il présente ces essais d'excrétion cutanée comme des études de sécurité réglementaires requises par les autorités, et justifie le choix du rat par la guidance OCDE 427.

Objectifs

Ce projet a pour but de décrire les études d’excrétion réalisées chez le rat après l’application cutanée d'un produit chimique dans le contexte de l’approche suivante : la comparaison des résultats obtenus in-vitro sur peau humaine et peau de rat avec les résultats obtenus in-vivo chez le rat pour prédire les résultats lors de l’application chez l’humain. L’objectif de chaque étude réalisée dans le cadre de ce projet est d’évaluer l’absorption, la distribution cutanée au point d'application et l’excrétion d’une molécule chimique chez le rat après l’application cutanée unique de cette molécule. Cette étude permet de connaître la fraction de la molécule chimique d’intérêt qui est susceptible de traverser la peau et d’atteindre la circulation sanguine. Les quantités retenues dans la peau sont également déterminées. Le projet est justifié d’un point de vue de la législation : les études réalisées dans le contexte de cette approche permettent d’évaluer la sécurité de produits chimiques suivant les guidances spéficiques à ces études et sont ainsi requises et inspectables par les autorités. Le projet est également justifié d’un point de vue scientifique : les résultats de l’étude in vivo chez le rat permettent dans le contexte de cette approche de prédire ce qu’il se passe chez l’humain, dans le même contexte d’évaluation de la sécurité des produits chimiques, évaluée par les mêmes autorités.

Bénéfices attendus

Ce type d'étude permet de comprendre comment des molécules sont excrétées de l'organisme et fait partie des études de sécurité obligatoires dans le cadre du développement d'un nouveau produit chimique selon les guidances spécifiques à ce type d’études.

Procédures

Les animaux sont placés individuellement dans les cages à métabolisme pendant maximum 168h après 3 à 4 jours d’acclimatation sur litière. Un dispositif utilisé pour délimiter et protéger le site d'application cutané est collé sur le dos de l'animal dans une zone rasée pendant toute la durée de l'expérimentation (conformément à la guidance spécifique à ce type d’étude).

Impact sur les animaux

« Le placement individuel en cage à métabolisme pendant un maximum de 168h après 3 à 4 jours d’acclimatation sur litière est une situation d’isolement pouvant entrainer un stress de l’animal, tandis que la mise sur grille dans la cage peut entrainer un inconfort (classe de sévérité modérée). La présence d’un dispositif collé sur le dos de l’animal pendant toute la durée de l’expérimentation pour délimiter et protéger le site d’application cutané dans une zone rasée (conformément à la guidance spécifique à ce type d’étude) peut entrainer un inconfort pour l’animal (classe de sévérité légère). Selon le type de produit appliqué sur la peau, les nuisances peuvent être de l’inconfort telles que des démangeaisons ou une irritation (classe modérée). »

Devenir

Les animaux sont mis à mort à la fin de l'étude, afin d’analyser la quantité de molécule chimique retrouvée dans le corps de l’animal et non excrétée.

Remplacement

L’étude est réalisée à la suite d’études menées in vitro : la variabilité observée sur les résultats obtenus in vitro permet d’évaluer le nombre d’animaux nécessaires in vivo. Ainsi, selon les guidances, le nombre minimum d'animaux est défini à 12 (3 temps de collecte et 4 animaux par temps de prélèvement). En fonction de la variabilité attendue au niveau des résultats et suivant la guidance EFSA, le nombre d’animaux au dernier temps de prélèvement terminal peut être porté à 8 afin d'augmenter la puissance statistique de l'analyse des résultats en réduisant la variabilité.

Réduction

L’étude est réalisée à la suite d’études menées in vitro : la variabilité observée sur les résultats obtenus in vitro permet d’évaluer le nombre d’animaux nécessaires in vivo. Ainsi, selon les guidances, le nombre minimum d'animaux est défini à 12 (3 temps de collecte et 4 animaux par temps de prélèvement). En fonction de la variabilité attendue au niveau des résultats et suivant la guidance spécifique à ce type d’étude, le nombre d’animaux au dernier temps de prélèvement terminal peut être porté à 8 afin d'augmenter la puissance statistique de l'analyse des résultats en réduisant la variabilité.

Raffinement

Dans le cadre de l'utilisation des cages à métabolisme ou le placement seul dans une cage, toutes les cages sont maintenues dans la même pièce et sur le même portoir afin de favoriser l'instinct grégaire (visuel, odeur, communication). Afin de réduire l’inconfort de l’animal des panneaux opaques sont placés sur un des quatre côtés de la cage pour éviter l’exposition directe à la lumière. Les animaux sont observés tous les jours et les points limites basés sur l’apparence et le comportement de l’animal sont définis dans une grille afin de décider si l’animal doit être soulagé de son inconfort. De plus une plaque métallique recouvrant un tiers de la cage sera systématiquement placée sur la grille de la cage à métabolisme pour permettre à l’animal d’avoir un espace de repos sans gêner la collecte des urines et fèces.

Choix des espèces

Selon la guidance OCDE427 concernant la sélection de l’espèce animale, le rat est l’espèce la plus communément utilisée : Les espèce utilisées sont des espèces présentant un taux d’absorption cutanée proche de celle de l’homme. .Les animaux utilisés ont 6 à 7 semaines conformément aux recommandations de la guidance spécifique à ce type d’étude : (animaux entre 200 et 250g).

Tous mis à mort une fois les expériences terminées, pour que leur cerveau soit prélevé en vue d'analyses moléculaires futures, 300 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacun, mâle ou femelle, reçoit sous anesthésie un cathéter à demeure dans une veine, par lequel il peut s'injecter de la cocaïne, tout en ayant accès à de l'alcool à boire. Les rats ont environ deux mois et demi au début, âge que le porteur désigne comme la "période de plus grande vulnérabilité face à l'addiction", et l'expérience enchaîne prise des deux drogues, abstinence et rechute, avec une attrition de 20 % prévue après cinq à six mois. Le porteur présente le rat comme un "compromis phylogénétique", assez proche de l'humain et assez éloigné des espèces qu'il dit "plus sensibles", comme les primates non-humains.

Objectifs

La polyconsommation est la norme, et non l'exception, chez les utilisateurs de drogues. Elle peut prendre plusieurs formes mais elle implique presque toujours le co-usage d'au moins un produit licite (par exemple, ingestion d'alcool) et d'une substance illicite (par exemple, inhalation ou injection intraveineuse de cocaïne). L'objectif principal de ce projet vise à développer et valider un modèle animal de polyconsommation d’alcool et de cocaïne. Il s’agira d’étudier l'influence du co-usage d'alcool sur le développement, le maintien et l’abstinence de la prise de cocaïne chez le rat. Des rats mâles et femelles auront un accès concomitant à l'alcool (par voie orale) et à la cocaïne (par voie intraveineuse). Pendant cet accès concomitant, ils pourront co-utiliser les deux substances librement avant de s'installer dans un profil de polyconsommation donné parmi les nombreux possibles (6 au total, en incluant la possibilité d’un mono-usage d’alcool ou de cocaïne). Ce projet de recherche est conçu pour permettre la découverte et l’étude de différents profils de polyconsommation d’alcool et de cocaïne, de leur développement et de leur fréquence relative, notamment en fonction du sexe (Objectif 1). Ce projet devrait également fournir d’importantes informations sur l'influence du co-usage d'alcool sur le développement initial, le maintien (Objectif 2), l’abstinence et la rechute de la consommation de cocaïne (Objectif 3). Enfin, ce projet permettra aussi la collecte et le stockage de tissus cérébraux issus d’individus ayant développé différents profils de polyconsommation pour des analyses neuromoléculaires futures.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus du projet sont essentiellement d’ordre scientifique. Le premier bénéfice sera la validation d’un modèle animal de co-usage d’alcool et de cocaïne. Un tel modèle n’existe pas actuellement. Les autres bénéfices attendus incluront le recueil d’informations uniques sur les différents profils de polyconsommation d’alcool et de cocaïne, sur leur développement, sur leur fréquence relative, notamment en fonction du sexe, et, à plus long terme, sur leurs corrélats moléculaires dans le cerveau. Enfin, ce projet devrait également fournir d’importantes informations sur l'influence du co-usage d'alcool sur le développement initial, le maintien et l’abstinence de la prise de cocaïne.

Procédures

Tous les rats seront soumis à une chirurgie intraveineuse de courte durée (30 min en moyenne) pour la pose d'un cathéter intraveineux à demeure. Cette chirurgie est effectuée sur couverture chauffante en conditions aseptiques alors que les animaux sont sous anesthésie chimique et sous analgésie.

Impact sur les animaux

Les animaux seront testés dans des procédures dont le degré de gravité ne dépassera pas le degré modéré. Bien que toutes les précautions soient prises afin de prévenir ou de minimiser les nuisances au maximum (anesthésie, analgésie anti-inflammatoire, conditions aseptiques, suivi post-opératoire…), il est possible que certaines nuisances ou effets indésirables puissent survenir suite à la chirurgie ou pendant l’auto-administration de cocaïne et d’alcool. Les nuisances attendues après la chirurgie comprennent : un possible risque d'inflammation ou d'infection ; une apparition de plaies dues à un toilettage excessif de la zone opérée ; une perte des points de suture avant cicatrisation complète. Nous n’anticipons pas de nuisances particulières pendant l’auto-administration de cocaïne et d’alcool mais les animaux seront sous surveillance pendant les premières séances de polyconsommation pour repérer et prévenir tout problème éventuel.

Devenir

Les animaux ayant complété toutes les procédures expérimentales seront mis à mort afin de prélever leurs cerveaux pour des analyses moléculaires futures.

Remplacement

Ce projet recourt exclusivement à l’utilisation du rat de laboratoire (Rattus Norvegicus, jeunes adultes, mâles et femelles), vivant en groupe dans un environnement enrichi. Ce recours à l’animal se justifie pour les raisons éthiques suivantes : 1) il n’existe pas encore de modèles mathématique ou in silico valides et réalistes permettant d’étudier ces relations causales et 2) les polyconsommations de substances dans l’addiction ne peuvent pas être récapitulées sur des lignées cellulaires (humaine ou animale) ou tout autre modèle in vitro cellulaire ou subcellulaire.

Réduction

Le nombre d'animaux nécessaire à la bonne réalisation du projet sera réduit au minimum. Ce nombre représente un compromis rationnel entre le principe de réduction, les contraintes expérimentales propres au projet et les différents objectifs à remplir. Pour répondre à chaque objectif du projet, il faudra deux cohortes de 50 rats chacune (une de mâles et une de femelles). Ce nombre permettra d’avoir assez d’individus répartis dans les nombreux profils de polyconsommation possibles (6 au total, en incluant la possibilité d’un mono-usage d’alcool ou de cocaïne), tout en tenant compte d’un taux d’attrition estimé à 20 pourcents après 5 à 6 mois d’expérience. Donc le nombre total d’animaux utilisés pour répondre aux trois objectifs du projet sera égal à 300 rats. Les résultats seront analysés grâce à des tests statistiques appropriés.

Raffinement

Les animaux seront logés par groupe de 2 dans des cages munies d’un environnement enrichi afin de limiter le stress et l’ennui. Toutes les chirurgies (30 min en moyenne par animal) seront réalisées sous analgésie (anti-inflammatoire non-stéroïdien), sous anesthésie chimique (mélange de kétamine et de xylazine) et en conditions aseptiques sur couverture chauffante. En fin de chirurgie, l’animal recevra une injection sous-cutanée de sérum physiologique (NaCl) pour favoriser la réhydratation. L’animal sera ensuite placé dans une cage de réveil sur une couverture chauffante jusqu’au réveil avec libre accès à l'eau et à la nourriture. Après le réveil complet, l'animal sera relogé dans sa cage de stabulation avec son congénère. Les animaux seront sous surveillance quotidienne afin de pouvoir détecter d’éventuels signes d'inconfort, de stress ou de douleur et y remédier rapidement. Nos méthodes d’interventions pour réduire ou supprimer l’inconfort ou la douleur seront gradées. Quand nous constaterons les premiers signes d'inconfort chez un animal, nous mettrons en place des mesures pour faciliter l'accès à l’alimentation (nourriture posée sur le sol de la cage). Si cela ne suffit pas, l’animal recevra plusieurs doses d’analgésique (anti-inflammatoire non-stéroïdien). L'animal sera aussi réhydraté par injection sous-cutanée de sérum physiologique (NaCl). Enfin, si cela ne suffit pas au bon rétablissement de l'animal, celui-ci sera mis à mort sans souffrance.

Choix des espèces

Le choix du rat de laboratoire (R. Norvegicus) constitue une sorte de compromis phylogénétique. Cette espèce est suffisamment proche d’H. Sapiens d’un point de vue phylogénétique (même classe [Mammalia], divergence de leur ancêtre commun il y a environ 100 millions d'années) pour servir de modèle animal valide des phénomènes d’addiction par rapport à d’autres espèces moins sensibles éthiquement (par exemple, les invertébrés, à l’exception sans doute des céphalopodes) et en même temps suffisamment éloignée par rapport à d’autres espèces plus sensibles (par exemple les primates non-humains). Les espèces invertébrées (par exemple, C. Elegans, D. Melanogaster, A. Californica) peuvent être utilisées pour élucider certains mécanismes neuronaux ou génétiques de certains effets comportementaux des drogues mais l’organisation nerveuse et comportementale de ces espèces est beaucoup trop éloignée de celle de l’être humain pour constituer des modèles animaux valides dans le domaine des addictions. Les animaux utilisés seront tous de jeunes adultes en fin d’adolescence au début des expériences (âge moyen 2 mois et demi). Cette période du développement correspond à la période de plus grande vulnérabilité face à l’addiction

240 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal reçoit sous anesthésie une double injection d'une solution qui dégrade l'articulation du genou pour provoquer une arthrose, puis une injection de la thérapie testée, avant d'être tué pour prélever le genou. Le projet vise à évaluer une combinaison de cellules-médicament et d'une molécule anti-vieillissement chez des souris jeunes et âgées, les bénéfices pour les patients arthrosiques restant formulés au conditionnel. Sur le remplacement, le porteur affirme que les organoïdes et les organes sur puce sont des pistes prometteuses mais encore trop peu maîtrisées pour remplacer le modèle animal.

Objectifs

L’arthrose est la maladie la plus répandue en rhumatologie. Elle consiste en une dégradation progressive du cartilage pour laquelle, aucun traitement curatif n’est disponible. Parmi les propositions thérapeutiques applicables à l’arthrose, l’injection de cellules-médicament dans le genou a démontré des effets prometteurs chez le modèle de souris d’arthrose traumatique. Néanmoins, les essais cliniques chez les patients arthrosiques âgés n’ont présenté que des résultats très limités. Dans de nombreuses pathologies liées à l’âge telle que l’arthrose, il a été démontré que les tissus âgés malades accumulaient des cellules dites « sénescentes ». Ces dernières sont responsables de la dégénérescence du tissu, et peuvent induire le vieillissement prématuré des cellules environnantes par effet domino. In- vitro, ce même profil de sécrétion a un impact négatif sur les propriétés régénératrices des cellules-médicament. L’environnement articulaire du sujet âgé pourrait donc expliquer le manque d’efficacité de ces thérapies cellulaires chez le patient arthrosique. Cependant, à notre connaissance, aucune étude concernant ce dernier aspect n’a été menée dans le cas de l’arthrose chez la souris âgée. Au laboratoire, nous avons pu démontrer in- vitro que la combinaison d’agents anti-vieillissement cliniquement approuvés et de cellules-médicament, induisait des effets synergiques favorables à la régénération du cartilage. Ce projet de 2 ans a pour but d’étudier in- vivo, l’action d’une telle combinaison afin de développer une biothérapie 2.0 pour le traitement de l’arthrose du sujet âgé. Nous proposons : 1- d’identifier la présence de cellules sénescentes dans un modèle d’arthrose induite par la collagénase chez les souris jeunes et âgées, 2- d’évaluer l’efficacité thérapeutique d’une combinaison cellules-médicament/médicament anti-vieillissement, 3- de déterminer l’impact de l’âge sur ces mêmes conditions.

Bénéfices attendus

Les bénéfices de ce projet sont multiples. Dans un premier temps, il permettrait d’évaluer les propriétés thérapeutiques, de manière séparée ou combinée, d’une drogue anti-vieillissement et de cellules-médicament, sur un modèle expérimental et maitrisé d’arthrose. Ensuite, ce projet permettrait une étude de l’effet de l’âge de la souris sur l’efficacité des thérapies cellulaires. Nous envisageons une perte du potentiel de nos cellules-médicament chez la souris âgée, qui pourrait être contrebalancée par l’action d’une molécule anti-vieillissement. En effet, nous avons démontré in- vitro que ce type de drogue réduit l’impact négatifs des cellules sénescentes, favorise la régénération et accroit les propriétés régénératrices des cellule-médicament. Le but de ce projet est donc de proposer une thérapie cellulaire 2.0 en ciblant l'environnement articulaire âgé du patient arthrosique.

Procédures

Toutes les procédures chirurgicales seront effectuées sur des animaux anesthésiés à l’isoflurane avec application d'une analgesie locale avant chirurgie. Nos procédures, depuis l’endormissement au réveil des animaux, prennent environ 5 minutes par souris. Chaque animal recevra trois injections prenant en moyenne 30sec par souris : une double injection de solution dégradant l’articulation à j0 et à j2 et une injection de la thérapie à j7.

Impact sur les animaux

L’injection de la solution dégradant l’articulation peut induire une douleur passagère au niveau du genou

Devenir

A la fin du projet, les souris seront euthanasiées pour permettre le prélevement de l'articulation du genou.

Remplacement

L'arthrose est une maladie de l'ensemble de l'articulation impliquant les cellules qui y résident mais également le système immunitaire circulant dans le sang. En effet, les différents tissus qui composent une articulation sont atteints et par conséquent, l'analyse du rôle de la senescence cellulaire et de son traitement sur un modèle d'arthrose ne peut se faire que sur animaux vivants. Parmi les alternatives aux modèles animaux, les organoïdes et les organes artificiels sur puces sont des pistes prometteuses néanmoins, ces systèmes sont encore peu maitrisés/caractérisés et ne peuvent remplacer, à l'heure actuelle, un modèle animal.

Réduction

Le nombre d’animaux a été calculé en se basant sur l'expérience acquise au laboratoire en termes d'incidence de l'arthrose chez la souris (~75%) et de mise en évidence d'effet significatif sur les paramètres histologiques mesurés en fin d'expérience. A l’origine du projet, 5 candidats médicaments ont été présélectionnés. Nos expériences in-vitro nous ont permis de réduire à une seule molécule pour éviter d’accroitre le nombre de souris nécessaires pour ce projet.

Raffinement

Toutes les mesures seront prises pour réduire la souffrance des animaux. Les injections intra-articulaires se feront sous anesthésie gazeuse pour limiter au maximum la douleur infligée aux animaux. Le milieu d’hébergement sera enrichi (carrés de cellulose, copeaux de litière) et les animaux seront surveillés quotidiennement. Les points limites seront déterminés à l'aide d'une grille d'évaluation permettant d'identifier les signes de douleur ou d'inconfort des animaux. Ces points limites se basent sur un score obtenu en évaluant comportement, la respiration, l'alimentation ou encore, les expressions faciales des animaux. et sont décidés d'un commun d'accord avec la service du Bien-Etre Animal (SBEA). L'échelle de cette grille, allant de 0 à 23, nécessite une intervention analgésique dès le grade 6 et une consultation de la SBEA à partir du grade 12 pour décider des modes de soulagement.

Choix des espèces

Le modèle murin d'arthrose induite chimiquement présente l’avantage de reproduire fidèlement les caractéristiques cliniques observées chez l’Homme, c’est-à-dire chez le sujet jeune après le traumatisme articulaire ou chez le sujet âgé par une arthrose spontanée. Afin de montrer les effets thérapeutiques synergiques d’une combinaison drogue anti-vieillissement/cellules-médicament mais également l’impact de l’âge sur ces mêmes propriétés, les souris seront utilisées à 2-3 mois (groupe jeune) et à 18-20 mois (groupe âgé).

195 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Génétiquement modifiées pour porter le récepteur humain du SARS-CoV-2 dans le muscle, elles sont infectées par injection intramusculaire, gavées de tamoxifène cinq jours, saignées tous les deux jours et soumises pendant six mois à des tests d'effort, grip test, tapis roulant et actimétrie. Le porteur n'attend pas de dommage musculaire important, seulement une fatigue, et reconnaît devoir d'abord mettre au point cette infection encore jamais tentée. Il indique compléter par de la culture cellulaire mais juge la souris nécessaire, le modèle devant aussi servir "l'industrie pharmaceutique" pour d'autres projets sur la COVID.

Objectifs

Si la grande majorité des malades infectés par le SRAS-CoV-2 se remettent de cette infection (98,7% au 09 mars 2022, https://COVID19.who.int/) ; certains d’entre eux continuent à présenter des symptômes, parfois des mois après leur guérison. Ce type de manifestations cliniques, qualifié de syndrome post-COVID (PCS), concerne 30 à 60% des malades, principalement des femmes. Le PCS touche plusieurs organes et demande une surveillance et un suivi à long terme des patients, ce qui en fait aujourd’hui un véritable problème de santé publique. Parmi les principaux symptômes observés, on note en troisième position les troubles musculo-squelettiques. Les exercices physiques permettent parfois de réduire ces symptômes suggérant une atteinte directe du muscle. Cependant, à notre connaissance, il n'existe aucune étude sur les effets à long terme de la COVID-19 sur le tissu musculaire. Depuis 2020, la littérature scientifique atteste de la pertinence et de l’intérêt des modèles rongeurs pour l’étude de l’infection par le SRAS-CoV-2 et de la physiopathologie de la COVID-19. Un modèle de souris transgénique HSACreERT2: ACE2(GFP)hACE2 a été développé exprimant le récepteur humain du SRAS-CoV-2, l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (hACE2), uniquement au niveau du tissu musculaire. Nous proposons de l’utiliser pour (i) caractériser l’infection du tissu musculaire par le SRAS-CoV-2 et (ii) comprendre les bases moléculaires de la physiopathologie musculaire de la COVID-19.

Bénéfices attendus

Les résultats obtenus permettront d’établir une cartographie détaillée des conséquences fonctionnelles et physiopathologiques de l’infection du tissu musculaire par le SRAS-CoV-2. Cette étude jamais réalisée jusqu’à présent permettra de mieux comprendre les symptômes musculaires observés chez les patients COVID Long. Le développement de thérapies ciblées et la prise en charge adaptée des patients pourraient bénéficier de ces observations inédites. Si aucun effet n’est observé à la suite de l’infection directe du muscle, cela apportera néanmoins un élément de réponse à la compréhension du phénotype musculaire dans le cas des patients de COVID Long. Nous pourrons dans ce cas envisager d’orienter nos investigations futures vers le réseau vasculaire ou le système inflammatoire. De plus, notre modèle restera tout de même un outil important pour la communauté scientifique et l’industrie pharmaceutique dans le cadre d’autres projets sur les formes aigues ou persistantes de la COVID.

Procédures

Pour la réalisation des infections virales, les animaux seront anesthésiés sous isofluorane (induction 4%; maintien 2%) et soumis à des injections intramusculaires du SARS-CoV-2. L'intervention sera faite une seule fois par souris et la durée de l'intervention est de 10 minutes (après endormissement des animaux). Le prélèvement du sang tous les deux jours sera fait sous anesthésie à l'isoflurane. La durée de la prise de sang sera d'environ 30 secondes. Pour réaliser les manipulations, le tamoxifène est administré par gavage pendant 5 jours à la concentration finale de 85 mg/kg de poids corporel. La séance de gavage dure environ 2 minutes pour chaque souris avec une fréquence d'une fois par jour pendant 5 jours. Les études functionelles seront realisées une fois par mois pendant 6 mois. La durée du grip test sera de 30 secondes et la durée de la séance du tapis roulant sera de 20 minutes. Pour finir, l'activité de déplacement mesuré par l'Activmètre aura une durée d'acquisition réglée sur 24/48 heures pour quantifier l'activité tout au long du cycle circadien.

Impact sur les animaux

Le projet porte sur l’infection du tissu musculaire par le SRAS-CoV-2. En raison de l’absence de données préalables, il est nécessaire de mettre au point l’infection expérimentale. Cette étape repose sur notre grande expérience des injections intramusculaires et de la virologie du SRAS-CoV-2. Toutefois, il n’est pas attendu de dommages musculaires importants chez la souris. En effet, seule de la fatigue musculaire est signalée chez les patients COVID Long et un phénotype similaire devrait être observé chez la souris infectée.

Devenir

Tous les animaux sont mis à mort pour les prélevements prévus dans chaque procédure.

Remplacement

Notre projet s’intéresse à l’étude des processus biologiques associés aux interactions entre le virus SRAS-CoV-2 et les cellules ou tissus de l’hôte et de leur évolution au cours du temps (6 mois). De fait, l’analyse de ces interactions au sein d’un organisme, où toutes les cellules impliquées sont en étroite communication, nécessite des observations chez l’animal et ne peut être substituée qu’en partie par des études in vitro. Des résultats préliminaires ont montré que les cellules musculaires humaines sont susceptibles à l’infection par le SRAS-CoV-2. De plus, nous avons démontré que le récepteur ACE2 est exprimé au niveau du tissu musculaire. La culture cellulaire restera un outil que nous utiliserons au cours de ce projet pour des tests préliminaires et complémentaires à l’utilisation des souris.

Réduction

Dans le but de suivre le principe des 3R (Remplacer, Réduire, Raffiner) et de réduire l’utilisation excessive d’animaux, le nombre d’animaux par groupe a été calculé sur la base de protocoles publiés et de l’expérience acquise précédemment. Un des enjeux est de pouvoir obtenir suffisamment de matériel biologique pour réaliser l’ensemble des analyses prévues. Ce nombre de souris n’a pas été défini à l’aide de méthodes statistique mais est basé sur notre expérience dans l’obtention de différent matériel biologique pour chaque technique. Les conditions expérimentales de l’infection sont établies sur la base d’une approche par escalade de doses. Cinq souris par condition seront utilisées pour des analyses histologiques et virologiques. La sensibilité de ces techniques est importante et l’effet attendu est fort, ce qui permet de limiter le nombre d’individus. Pour les autres expériences, la sensibilité attendue est moindre, obligeant à augmenter la taille des groupes à 10 individus pour les analyses fonctionnelles. Afin de respecter la règle des 3R, les animaux seront utilisés pour plusieurs études (par exemple, analyses fonctionnelles et investigation de la physiopathologie de l’infection musculaire) et, quand cela est possible, un même tissu sera exploité pour différentes analyses (par exemple, un même muscle pour les analyses histologiques et les analyses moléculaires) dans le but de réduire au maximum le nombre des animaux. Des tests statistiques seront mis en œuvre.

Raffinement

Pour minimiser le stress induit aux animaux, les animaux seront anesthésiés sous isoflurane (induction 4%, maintien 2%) avant inoculation intra-musculaire du virus. L’endormissement complet sera contrôlé par pincement ferme de la queue. L’anesthésie à l’isoflurane est rapide permettant la réalisation de la procédure en un temps court et d’assurer un réveil rapide tout en minimisant l’hypothermie. De plus, de la nourriture humidifiée sera ajoutée dans les cages les 3 premiers jours pour faciliter l’alimentation des animaux. Notre expérience du modèle souris a été également mise à profit pour aborder la question du raffinement : enrichissement et habituation de l’animal à la manipulation. La bonne connaissance du modèle infectieux sur lequel repose ce projet permet de limiter les souffrances ressenties par les animaux au cours des procédures expérimentales. Les souris seront hébergées par 6 mois dans des portoirs ventilés, avec à leur disposition du matériel de nidification (coton), des tunnels et des maisonnettes en carton ainsi que des bûchettes de bois à ronger. Des points limites (perte excessive >20%, lordose, dyspnée, poil piqué, difficultés locomotrices) seront utilisés afin de garantir le bien-etre des animaux après l'infection.

Choix des espèces

La souris (Mus musculus) constitue un outil essentiel pour la recherche par sa facilité de manipulation, sa petite taille, ses cycles de reproduction courts, et sa grande disponibilité. Cependant, la souris n’est pas sensible à l’infection par le SRAS-CoV-2, puisque la protéine spike “S” ne reconnaît pas le récepteur murin ACE2. Des stratégies d’insertion du gène humain ACE2 dans les modèles transgéniques ont été réalisées, mais son expression est ubiquitaire alors que chez l’homme, elle est restreinte, notamment aux voies respiratoires supérieures et inférieures. Afin de contourner ces différentes limitations et dans l’objectif de fournir à la communauté scientifique un modèle préclinique murin versatile, nous avons généré une lignée murine humanisée (ACE2(GFP)hACE2) exprimant le récepteur hACE2 au locus de mAce2 de manière conditionnelle et inductible. En effet, il n’existe pas à notre connaissance de knock-in inductible, tissu-spécifique et conditionnel de hACE2 chez la souris. Nos expérimentations concernent les jeunes adultes de 6 semaines, date à laquelle le muscle adulte est complètement formé.

610 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont infectées par gavage d'un ver intestinal puis par un parasite de la malaria, subissent des prélèvements sanguins trois fois par semaine, puis une ponction cardiaque suivie de la mort par dislocation cervicale. Le porteur décrit une infection le plus souvent asymptomatique et une anémie transitoire liée à une souche de plasmodium "non létale", et tue toute souris dont l'état se dégrade. Il présente la souris comme le "modèle de choix", ces interactions à trois partenaires ne pouvant selon lui être reproduites in vitro, l'étude portant d'abord sur la capacité d'adaptation du ver.

Objectifs

L’objectif du projet est d’étudier l’adaptation à la coïnfection entre un nématode intestinal et un des agents de la malaria murine, en termes de la capacité à réguler la réponse immunitaire de l’hôte. Les infections par des nématodes intestinaux sont toujours très prévalentes dans les pays en voie de développement et on estime que 3 milliards d’êtres humains souffrent d’au moins une infection par des helminthes au cours de leur vie. La carte de prévalence des infections par des helminthes coïncide en grande partie avec celle d’endémicité du paludisme, et en effet on constate que souvent ces populations sont coïnfectées par les deux parasites. La coïnfection peut entrainer des dynamiques très différentes par rapport à celles observées quand les helminthes ou les plasmodiums infectent seuls leurs hôtes et cela peut également avoir des conséquences sur l’état de santé des individus coïnfectés. En particulier, un des paramètres clé déterminant la dynamique de la coïnfection est la capacité des nématodes intestinaux à moduler la réponse immunitaire de l’hôte. Cette capacité d’immunomodulation a pour objectif de favoriser la persistance des vers au sein de l’hôte. Cependant, un hôte dont la réponse immunitaire est sous exprimée devient également plus susceptible à l’infection par d’autres pathogènes. La question que nous souhaitons aborder ici est donc la suivante : Y a-t-il un potentiel d’adaptation du nématode aux conditions de coïnfection qui limite le niveau d’immunosuppression de l’hôte ?

Bénéfices attendus

Ce projet vise à identifier le potentiel d’adaptation d’un nématode intestinal à la coïnfection avec plasmodium en termes de sa capacité à immunomoduler l’hôte. Ces deux parasites infectent des millions de personnes chaque année dans les pays du Sud en voie de développement. On estime que 600.000 personnes décèdent chaque année des suites d’une infection par une des espèces de Plasmodium, essentiellement en Afrique subsaharienne. Ces mêmes personnes souffrent souvent d’infections chroniques par différentes espèces d’helminthes. Notre projet vise donc à contribuer à élucider le rôle que la manipulation de la réponse immunitaire par le nématode pourrait jouer dans le risque encouru par ces populations où helminthes et paludisme sont endémiques.

Procédures

Les animaux sont soumis aux interventions suivantes : gavage (200 µl d’eau de boisson à l’aide d’une sonde souris, une seule fois, durée

Impact sur les animaux

Nous attendons peu d’effets indésirables sur les animaux. Le nématode intestinal produit des infections asymptomatiques dans le sens qu’aucun changement comportemental ou dans l’apparence de l’animal n’est constaté et ceci basé sur de centaines de souris infectées au cours de ces 10 dernières années. Dans des très rares cas, l’émergence des vers adultes dans la lumière intestinale peut provoquer une augmentation de la perméabilité intestinale et un passage de LPS dans le sang. Etant donné que les animaux sont surveillés quotidiennement et deux fois par jours pendant la période d’émergence des vers, si on constate une détérioration de l’état de santé des souris (p.ex. état de prostration) elles sont immédiatement retirées de l’expérience et euthanasiées par dislocation cervicale sous anesthésie à l’isoflurane. La souche de Plasmodium yoelii que nous allons utiliser s’appelle 17X NL où l’acronyme NL signifie « non létal ». Nous avons déjà effectué des infections de C57BL/6JRj avec cette souche de plasmodium et avons pu constater qu’aucune mortalité n’intervient. Le seul symptôme observable associé à l’infection par Plasmodium yoelii 17X NL est une diminution du nombre de globules rouges (anémie). Cette diminution est cependant transitoire (elle se produit entre les jours 14 et 22 post-infection) et après J26 les valeurs reviennent à la normale. Le gavage est réalisé en quelques secondes, à l’aide s’une sonde souris, et ne comporte de nuisances particulières si ce n’est le stress lié à la contention de l’animal. Chaque individu n’est gavé qu’une seule fois avec un petit volume d’eau (200 µl). Les injections i.p. sont réalisées après application d’un anesthésiant local (lidocaïne). Comme pour le gavage, chaque individu ne reçoit qu’une seule injection. Les micro prélèvements de sang à l'extrémité de la queue sont aussi réalisés après application d’un anesthésiant local (lidocaïne). Les prélèvements de fèces sont effectués en isolant les souris (afin de pouvoir identifier l’appartenance de l’échantillon à chaque individu). Cependant, les souris ne sont isolées que pendant 1 heures, étant pour le reste hébergées en groupe (5 souris par cage). Etant donné que deux prélèvements sont effectués par semaine, le temps passé en isolement ne constitue que 1% du budget temps hebdomadaire.

Devenir

Tous les animaux sont mis à mort car ils ne peuvent pas être réutilisés dans d’autres expériences, n’ayant plus une réponse immunitaire naïve par rapport aux parasites utilisés.

Remplacement

L’objectif de notre étude est d’évaluer l’adaptation d’une espèce de nématode intestinal à la coïnfection par plasmodium en termes d’immunosuppression de l’hôte. Ceci met en jeu des interactions complexes entre les trois acteurs (l’hôte, le nématode et le plasmodium) qui ne peuvent pas être reproduites in vitro.

Réduction

L’effectif de souris utilisé dans cette expérience a été calculé afin d’en minimiser le nombre tout en garantissant une puissance statistique suffisante pour obtenir des résultats fiables. Il s’agit en effet de 5 souris par passage pour chaque groupe expérimental, et 15 souris tests dont l’objectif est de vérifier si les paramètres mesurés ont dévié par rapport à la génération initiale. Le nombre de 15 souris est le plus petit possible car 5 souris sont mises à mort pour chaque jour de prélèvement. Afin de réduire ultérieurement le nombre total de souris, nous avons décidé de ne répéter l’expérience qu’une fois. Par ailleurs cette répétition ne concerne que les souris tests et non pas les souris utilisées pour les passages. Au total, avec les répétitions, 610 souris seront nécessaire sur une période de 3 ans.

Raffinement

Plusieurs mesures sont prises pour réduire au minimum l’inconfort et le stress des animaux utilisés dans cette expérience. D’abord, tous les animaux sont hébergés en groupe (minimum 5 individus par cage) afin de permettre l’expression des comportements sociaux. Lors des prélèvements de fèces, les animaux ne sont isolés que pendant 1 heure, ce qui représente 1% du temps hebdomadaire passé en isolement. Toutes les cages sont enrichies et ont du matériel pour la construction de nids. Toutes les manipulations sont effectuées par du personnel expérimenté, dans un environnement calme qui minimise le stress des animaux. Les injections et prélèvements de sang sont effectués après application d’un anesthésiant local pour éviter toute douleur. Enfin, tous les animaux sont surveillés au moins une fois par jour pour évaluer leur état général.

Choix des espèces

La souris est le modèle de choix pour ce type d’expérience. Les parasites sont des parasites spécifiques de souris qui reproduisent assez fidèlement les coïnfections observées chez l’homme entre nématodes intestinaux et malaria. Nous utiliserons des animaux entre 8 et 10 semaines. Il s’agit d’individus adultes avec une système immunitaire complétement développé.