Rongeurs

168 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une chirurgie abdominale de trente à quarante-cinq minutes sous anesthésie générale pour implanter une prothèse de diaphragme, avec des risques de saignement, de difficultés respiratoires, d'infection et de douleur postopératoire. Les rats sont ensuite tués pour analyser l'intégration de la prothèse dans les tissus. Le porteur présente cette étape in vivo comme "indispensable" avant une application clinique et vise le développement puis la commercialisation d'une prothèse pédiatrique.

Objectifs

Dans le cadre d’un projet de recherche, nous développons une prothèse pariétale pédiatrique et plus précisement, un implant diaphragmatique pour répondre à la problématique des récurrences de hernie diaphragmatique congénitale à large défect. Cette pathologie rare et grave du nouveau-né impose une chirurgie dès les premières heures de vie avec mise en place d’une prothèse pour combler le défect dans les formes les plus graves. Aucune prothèse dédiée n’existe à l’heure d’aujourd’hui et la prothèse la plus couramment utilisée est une prothèse en polytetrafluoroéthylène expansé (e-PTFE) qui présente un taux de lâchage de 30 à 50% imposant une reprise chirurgicale et grévant la morbimortalité de cette pathologie déjà lourde. Nous avons pu démontrer les faiblesses de cette prothèse par des précédents travaux ce qui nous a permis de définir le cahier des charges d’une prothèses dédiée et de développer les premiers prototypes de prothèse pédiatrique diaphragmatique. Nos premiers travaux ont permis de caractériser les propriétés mécaniques de cette prothèse, supérieures à la prothèse référente dans cette indication avec une meilleure étirabilité sans rupture. Les tests biologiques in vitro ont permis de prouver sa biocompatibilité, l’absence de toxicité cellulaire et de carcatère proinflammatoire, la qualité de la colonisation cellulaire à sa surface. Ainsi nous avons pu valider in vitro la pertinence de nos travaux et valider nos prototypes d’implant. Nous avons ainsi une réelle ambition d’innovation en biomatériaux. Après avoir validé les étapes in vitro de notre plan de développement, une analyse in vivo sur petit animal est indispensable pour poursuivre nos travaux vers une application clinique.

Bénéfices attendus

Actuellement, de toutes les prothèses existantes sur le marché, aucune n’est dédiée au diaphragme de l’enfant et les propriétés mécaniques et de biocompatibilité des prothèses les plus utilisées ne semblent pas idéales dans cette indication. Ainsi, nous développons des prothèses spécifiquement pensées pour cette indication mais plus globalement, dédié à l’enfant, organisme en croissance. Nos travaux ont débuté par une analyse des prothèses existantes et des échecs (récupération des explants), permettant de définir les caractéristiques de notre prothèse idéale en termes de propriétés mécaniques et biologiques. Nous avons développé différents prototypes pour lesquels nous testons systématiquement in vitro, les caractéristiques mécaniques et les caractéristiques biologiques, permettant peu à peu d’affiner les critéres de synthèse (type de matériau et prcess de synthèse). Une fois cette première phase validée, il est important de pouvoir tester nos prototypes sélectionnés in vivo in situ (implanté en diaphragmatique) avant d’envisager une application clinique. Si ces tests confirment les données in vitro, alors nous pouvons envisager de développer et commercialisé la première prothèse pariétale pédiatrique prenant en considération le phénomène de croissance de l’enfant mais aussi ses spécificités en termes de réponse biologique aux implants. A long terme, en implant diaphragmatique, nous pouvons espérer faire diminuer drastiquement le risque de récidive et donc de réintervention. Nous améliorerons la survie et la qualité de vie des patients atteinds de hernie diaphragmatique large porteur d’implant.

Procédures

Il s’agira de procédures chirurgicales sous anesthésie générale réalisées sur l’abdomen des individus, d’une durée de 30 à 45 minutes environ

Impact sur les animaux

En peropératoire : saignement, difficultés respiratoires, plaie d’organe En postopératoire : douleur postopératoire, infection du site opératoire, infection de paroi, désunion, perte d’appétit en lien avec la douleur ou un sepsis, ileus intestinal.

Devenir

Les animaux sont mis à mort en fin de projet pour analyse histologique des explants et comprendre l’integraiton de notre biomatériau aux tissus hôtes.

Remplacement

Les phases expérimentales in vitro du projet ont été décrites et permettent de valider et sélectionner les prototypes les plus abouties des prothèses diaphragmatiques en terme de biocompatibilité, de qualité de colonisation biologique et de prorpiétés mécaniques permettant ainsi de réduire l’experimentation animale aux prototypes les plus aboutis in vitro. Avant un développement clinique de ces prothèses, il est primordial de pouvoir évaluer la réponse biologique in vivo des prothèses ainsi que leur comportement mécanique en implantation orthotopique. Plusieurs équipes ont travaillé sur les diaphragmes de rongeurs (rats) ce qui valide le choix de cette espèce pour nos travaux à cette phase du projet. En effet, parmis les éspèces possible : la souris ne permet pas la réalisation des procédures du fait de la petite taille du diaphragme et le choix d’animaux vertébrés plus gros ne semble pas non plus justifié et imposerait le sacrifice de trop d’animaux, avec des temps d’étude pour l’analyse de la croissance trop important.

Réduction

Nous avons choisi le nombre d’animaux minimal nécessaiez à l’obtention de résultats fiables et robustes La procédure permet d’évaluer la réponse biologique au terme du délai attendu de 15 jours de cicatrisation de 6 prototypes sélectionnés en prenant comme gold standard le e-PTFE faisant référence actuellement.

Raffinement

En préopératoire, les individus bénéficieront d’un temps d’adaptation en cage de deux au sein de l’animalerie selon les conditions habituelles d’hébergement. En postopératoire immédiat, les animaux sont placés en cage individuelle pour une surveillance de 48H. Au-delà, ils seront à nouveau 2 par cage jusqu’au sacrifice. Ils seront surveillés de façon biquotidienne les 2 premiers jours, une fois par jour ensuite. En cas d’apparition de signe de souffrance (score de bien être anormal), les actions de gestion de douleur et de confort seront associées et la surveillance accrue jusqu’à normalisation ou mise à mort en cas d’atteninte des points critiques. L’environnement des cages est enrichi à l’aide de carrés de cellulose et de frisure pour la construction des nids, de tunnels pour permettre aux animaux de se cacher et ainsi diminuer le niveau de stress. Une nourriture adaptée pour les rongeurs et l’eau de boisson sont données ad libitum.

Choix des espèces

Le choix des rats Wistar s’est fait sur plusieurs critères : - Animal de taille adaptée à une chirurgie du diaphragme, - Potentiel de croissance sur une période d’étude concevable, - Résistance et maniabilité de la race wistar, - Travaux faisant référence sur la même pathologie déjà réalisés sur cette souche.

50 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont infestées par gavage avec des œufs du parasite Echinococcus multilocularis, dont le développement d'une masse larvaire dans l'abdomen provoque une prise de poids progressive et des difficultés de locomotion, avant une prise de sang intracardiaque et une autopsie. Le porteur fixe un point limite de poids à 60 grammes et prévoit la mise à mort des souris présentant des troubles locomoteurs trop importants. Sur le remplacement, il se borne à affirmer qu'il n'existe pas de méthode in vitro pour suivre la dissémination du parasite.

Objectifs

Les échinococcoses sont responsables de zoonoses (infections ou maladies pouvant se transmettre directement ou indirectement entre les animaux et les humains) parasitaires dues à un ver plat (Cestode) qui peut infecter l'homme sous son stade larvaire. Deux formes sont décrites en France: l'échinococcose alvéolaire (EA) et l'échinococcose kystique (EK), causées par des espèces d’échinocoques différentes. Cette demande ne concerne que l'échinococcose alvéolaire. L'échinococcose alvéolaire (EA) touche principalement le foie chez les personnes infectées, après une incubation jusqu‘à 15 ans. Trente cinq nouveaux cas humains d'EA sont diagnostiqués en moyenne tous les ans en France. Chez l'homme la maladie est très invalidante et ce diagnostic, en général tardif, est suivi de l'instauration d'un traitement à vie ou d'une exerèse partielle du foie. Dans certains cas, des antigenes parasitaires sont retrouvés dans la circulation sanguine. L’agent causant cette maladie est Echinococcus multilocularis, qui comme tous les Taenidae, boucle son cycle de développement en passant par 2 hôtes : un rongeur (en général le campagnol terrestre) comme hôte intermédiaire qui héberge le stade larvaire et un carnivore (en général le renard) comme hôte définitif porteur du stade adulte (vers) dans ses intestins. L'homme se contamine par ingestion des œufs microscopiques du parasite disséminés dans l’environnement via les fèces des hôtes définitifs. Ce projet vise à infester des souris avec des œufs d’ Echinococcus multilocularis par voie orale. La forme larvaire du parasite obtenue suite aux infections expérimentales servira : => au suivi du développement de la forme larvaire suite a une infestation par la voie naturelle notamment en vue d’une détection précoce et facilitée pouvant attester de la survie du parasite => à suivre la cinétique d’apparition de marqueurs (antigènes et ADN libre circulant) et leurs localisations dans différents organes en complément du développement usuel de lésions hépatiques.

Bénéfices attendus

Ces données récoltées doivent permettre de 1/contribuer à une meilleure compréhension de la dissémination du parasite notamment des échinoccoses secondaires (dissémination depuis la lésion hépatique initiale), 2/compléter les informations sur la détection d’ADN libre circulant pouvant être un marqueur de la survie du parasite chez les patients sous traitement et 3/émettre des hypothèses sur la potentielle manipulation comportementale de l’hôte par le parasite

Procédures

Tous les animaux seront : 1/ anesthésiés à J0 pour gavage avec des oeufs d'échinocoques (durée totale= moins d'une minute). 2/ anesthésiés (le dernier jour de leur suivi) pour subir une prise de sang totale par voie intra-cardiaque, et une autopsie pour collecte d'organes (durée totale = environ 10/15 minutes)

Impact sur les animaux

L'infestation par le parasite entraine une prise de poids progressive des souris en raison du dévelopement de la masse parasitaire dans l’abdomen, qui à terme entraine des difficultés de mobilité/locomotion.

Devenir

Les animaux seront tous mis à mort pour autopsie puis collecte d'organes/sang.

Remplacement

Il n'existe actuellement pas de méthode alternative in vitro pour le suivi de la dissémination de marqueurs du parasite chez son hôte.

Réduction

Le projet utilisera 50 souris sur 2 ans. Cela se justifie par l’infestation par deux souches parasitaires différentes de 2 fois 5 lots de 5 souris qui seront euthanasiées à 15 jours, 1, 2, 3 et 6 mois post infestation afin de disposer d’une cinétique du developpement parasitaire . De par notre expérience, nous savons qu'environ 3 souris infectées sur 5 développent une forme larvaire au niveau du foie L’effectif a donc été estimé à 25 animaux/an/souche testée, soit 50 souris afin de pouvoir étudier la présence potentielle de marqueurs parasitaires.

Raffinement

Les prises de sang intracardiaques seront réalisées sous anesthésie gazeuse et injectable. Une analgésie sera pratiquée 1 heure avant l'anesthésie. Les souris seront surveillées tous les jours. Une pesée mensuelle permettra de suivre l'atteinte d'un point limite fixé à 60 grammes. Si toutefois, les souris montrent des signes de mal-être, des problèmes locomoteurs trop importants, alors les animaux seront mis à mort. L'observation d'une pathologie intercurrente qui ne peut être soignée (ou entraînant une douleur qui ne peut être contrôlée) entraîne la mise à mort compassionnelle de l'animal.

Choix des espèces

Les hôtes intermédiaires d'Echinococcus multilocularis sont les rongeurs sauvages et plus particulièrement le campagnol. Comme il n'existe pas de méthode alternative in-vitro pour suivre la diffusion de marqueurs dans l’organisme de l’hôte, il est nécessaire d'utiliser un modèle souris. Notre expérience a montré que le stade de développement des animaux n'avait pas d'influence sur la sensibilité au parasite et le developement de la forme larvaire. Les souris utilisées auront un poids compris entre 10 et 20 grammes.

Tête fixée jusqu'à une heure par jour pendant l'habituation, eau restreinte avec une perte de poids attendue : 1 942 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à la fin de chaque procédure pour des études d'électrophysiologie ou d'anatomie. Entre trois semaines et six mois, elles subissent une chirurgie stéréotaxique pour l'injection de virus dans le cerveau, puis des manipulations opto- ou chimiogénétiques de leurs neurones à l'état éveillé. L'équipe veut comprendre comment le cortex insulaire postérieur traite les informations sensorielles, le goût en particulier, et annonce des "tests comportementaux spécifiques" sans les nommer. Le porteur retient la souris comme "une espèce de choix" aux enseignements "largement transférables à l'homme", et fonde la réduction de l'effectif sur "une expertise reconnue de l'expérimentateur".

Objectifs

L'objectif principal du projet est de déterminer les propriétés des circuits neuronaux du cortex insulaire postérieur (CIP) et les mécanismes par lesquels ces circuits traitent les informations sensorielles. En effet le cortex insulaire est impliqué dans une grande variété de fonctions, notamment l'interoception, les états émotionnels et, dans sa partie postérieure, le traitement sensoriel du goût, du toucher, du son et de la température. Nos connaissances sur les propriétés des circuits neuronaux du CIP et sur sa connectivité fonctionnelle dans des conditions physiologiques et pathologiques sont très limitées. Il a été postulé que la plasticité à court terme est un facteur clé dans le façonnement du traitement sensoriel, permettant par exemple de distinguer des stimuli de nature similaire. Cependant, cette hypothèse n'a pas encore été testée directement. Nous utiliserons une approche multidisciplinaire allant du traçage anatomique et fonctionnel in vitro à l'imagerie fonctionnelle in vivo et enfin nous évaluerons la pertinence de nos résultats avec des tests comportementaux spécifiques. Nous activerons ou inactiverons des voies spécifiques et testerons les conséquences sur la fonction des circuits et le traitement sensoriel. Nous modifierons, au niveau d'une synapse spécifique, la plasticité à court terme en éliminant ou en surexprimant des protéines clés impliquées dans la transmission synaptique et nous testerons les conséquences sur la fonction du circuit, le traitement sensoriel et le comportement.

Bénéfices attendus

Nous espérons identifier les principales projections sous-corticales vers le CIP et comprendre le circuit synaptique par lequel les informations sensorielles sont intégrées dans le CIP. Grâce à l'approche expérimentale impartiale conçue ici, nous espérons acquérir des notions fondamentales sur l'anatomie et la fonction du circuit sous-cortical-cortical impliqué dans le traitement sensoriel gustatif. Dans une perspective plus large, cela ouvrira la voie à une meilleure compréhension de la physiologie du CI, une région proposée pour orchestrer les entrées sensorielles, cognitives et émotionnelles.

Procédures

L'habituation à la fixation de la tête devrait durer entre 5 et 60 minutes par jour sur 2 à 5 jours. L'habituation à la stimulation sensorielle devrait durer de 2 à 5 jours. Les manipulations opto- ou chimiogénétiques des assemblages neuronaux sont réalisées sur un animal éveillé. L'ensemble de la procédure dure environ 1 à 2 heures.

Impact sur les animaux

Ces animaux sont soumis à des procédures dont le degré maximal de gravité ne dépasse pas le degré modéré. Des nuisances ou effets indésirables potentiels sont ceux associés à la chirurgie stéréotaxique bien que toutes les précautions soient prises pour être dans des conditions d’asepsie et pour réduire au maximum ou supprimer la douleur, la souffrance et l’angoisse (anesthésie, analgésie, anti-inflammatoire, conditions aseptiques, suivi post-opératoire, raffinement des conditions d’hébergement ...). La fixation des souirs par la tête peut générer une gêne qui sera minimisée par une habituation lente à l’aide de plusieurs sessions. En ce qui concerne la restriction hydrique, nous nous attendons à une perte de poids qui sera surveillé quotidiennement.

Devenir

Tous lea animaux seront sacrifiés à la fin de chaque procédure pour des études d'électrophysiologie ou d'anatomie.

Remplacement

La souris est une espèce de choix pour étudier le système nerveux central des vertébrés, qui fournit des informations largement transférables à l'homme. Ce projet vise à comprendre les mécanismes qui sous-tendent le rôle des propriétés et des plasticités synaptiques dans le traitement sensoriel dans le CIP chez des animaux au comportement éveillé. Par conséquent, aucun des modèles in vitro ou in silico ne peut être utilisé ici.

Réduction

La solidité de nos hypothèses de travail vérifiées par nos études précédentes, le caractère innovant des méthodes utilisées (imagerie chronique), ainsi que la qualité de la mise en œuvre des procédures (basée sur une expertise reconnue de l'expérimentateur) permettront de réduire significativement le nombre d'animaux. Nous utiliserons des tests statistiques appropriés.

Raffinement

Le bien-être des animaux sera pris en compte tout au long du projet : logement sur des racks ventilés, dans des cages adaptées, enrichissement de l'environnement et points limites adaptés pour éliminer ou réduire toute douleur. Nous utilisons des anesthésiques et analgésiques adaptés aux procédures de chirurgie.

Choix des espèces

La souris est une espèce de choix pour les études sur le système nerveux central des vertébrés. L'organisation du système nerveux central de cette espèce est assez similaire à celle de l'homme, ce qui permet d'extrapoler les résultats obtenus dans cette espèce à l'espèce humaine pour mieux comprendre les mécanismes cellulaires au niveau comportemental. Les propriétés du néocortex de la souris présentent de nombreuses similitudes avec le néocortex d'autres mammifères, dont l'homme. Ainsi, les enseignements tirés de l'étude des tissus de la souris sont largement transférables à l'homme. Les injections de virus seront effectuées sur des animaux âgés de 3 semaines à 6 mois. Comme la taille du cerveau varie entre 3 semaines et 6 mois, les coordonnées stéréotaxiques seront ajustées en conséquence. Le reste des procédures expérimentales sera réalisé sur des animaux âgés de plus de 5 semaines, ce qui correspond à l'âge adulte chez cette espèce lorsque l'animal est en pleine capacité d'apprentissage. Leur poids et leur taille sont stabilisés, et la taille du cerveau est homogène garantissant ainsi une bonne reproductibilité des sites d'injection et/ou d'implantation.

Pour produire des anticorps contre des peptides liés à la spermatogenèse, 20 souris saines vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour prélèvement. Elles reçoivent trois injections et subissent des prises de sang sous anesthésie, avec un risque de lésions ou d'ulcérations de la peau et du muscle, de saignements excessifs et d'hémorragies sous la peau. L'expérience s'arrête dès qu'une analyse de sang confirme la présence des anticorps. Ces souris sont exploitées comme sources d'anticorps, qui "seront utilisés dans un projet plus vaste afin de comprendre leur rôle", écrit le porteur.

Objectifs

L’auto-immunité est la conséquence d’un système immunitaire qui s’emballe et dépasse son rôle de défense contre les agents extérieurs pour s’attaquer aux propres cellules de l'organisme. Les agents extérieurs peuvent être des bactéries, champignons, virus. Ainsi l'épidémie de COVID-19 a incité les scientifiques, et en particulier les immunologistes, à étudier l'impact de l'infection par le SARS-CoV-2 sur la population humaine mondiale. La principale préoccupation est de savoir si l'infection peut déclencher une maladie auto-immune. Les anticorps formés contre le SARS-CoV-2 se lieraient aux protéines des tissus humains, entraînant une réactivité auto-immune. La présente étude porte sur l'appareil reproducteur. Les tissus du système reproducteur sont très vulnérables aux infections virales, de plus les ovaires et les testicules expriment des récepteurs qui servent également a la voie par laquelle le virus pénètre dans les cellules. Par ailleurs, plusieurs études ont indiqué que les patients atteints de COVID-19 produisent des auto-anticorps et qu'une partie d'entre eux développent des troubles auto-immuns; à cet égard, une altération de la spermatogenèse a été signalée dans des études menées sur des patients atteints de COVID-19. Notre première analyse a permis d'identifier 4 sequences (peptides) communes liées à la spermatogenèse et la protéine Spike du SARS-CoV-2. Nous avons également découvert que des patients masculins et féminins affectés par le COVID-19 développaient des anticorps contre 2 des 4 peptides sélectionnés liés à la spermatogenèse, soulignant l'apparition de nouveaux troubles de la fertilité dans la population. Le but de ce projet est la production d'anticorps anti-peptides sur des souris saines afin de vérifier l'impact sur la fertilité

Bénéfices attendus

Les résultats de ce projet auront un impact à la fois sur la communauté scientifique et sur la population en général. Cette étude nous permettra de produire des anticorps qui seront utilisés dans un projet plus vaste afin de comprendre leur rôle.

Procédures

Trois injections et les prélèvement sanguins sont réalisées sur animal anesthésié. Temps : injections : 1 minute/souris Prélèvement sanguin : 2 minutes/souris

Impact sur les animaux

Les souris peuvent développer des lésions cutanées ou des ulcérations au niveau de la peau ou du muscle. Le prélèvement de sang peut provoquer des saignements excessifs et des hémorragies sous-cutanées.

Devenir

Tous les animaux sont euthanasiés à la fin de la prodédure pour prélèvement.

Remplacement

Le projet actuel constitue la phase finale d'une large étude internationale à grande échelle qui a commencé par une analyse visant l'identification de peptides partageant des séquences similaires avec la protéine Spike du SARS-CoV-2 et les protéines liées à la spermatogenèse. Ensuite, nous avons démontré la réactivité des anticorps des sérums des patients COVID-19 envers lesdites protéines/peptides liées à la spermatogenèse par des tests in vitro (sérums collectés de divers centres cliniques internationaux). L'objectif du projet actuel est à présent de produire des anticorps contre les peptides caractérisés et de pouvoir étudier leur effet sur un organisme complexe. Cela nécessite d’induire une réponse immunitaire contre ces peptides, ce qui ne peut être généré que chez ou à partir d'animaux vivants et de prélèvements de tissus à la fin del la procédure.

Réduction

Le nombre d'animaux employés est basé sur les travaux rapportés dans la littérature. Il a été établi pour nous permettre d’obtenir des anticorps en quantité suffisante pour poursuivre vos travaux.

Raffinement

Tous les animaux seront maintenus dans un groupe social et dans des cages enrichies (matériaux de nidation, tubes). L'expérience est arrêtée lorsque l'analyse de sang confirme la présence d'anticorps. Nous avons établi des points-limites nous permettent de soustraire l’animal à la souffrance.

Choix des espèces

Les souris ont un génome très proche de celui de l'homme, et leurs systèmes physiologiques schématisent les observations faites chez l'homme. Aujourd'hui, la souris représente le meilleur modèle pour induire l'immunisation. Des souris âgées de 6 à 8 semaines seront recrutées. À cet âge, les souris sont considérées comme des adultes et leur système immunitaire est pleinement développé.

264 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des antibiotiques par voie intraveineuse, intra-péritonéale ou par gavage, puis un prélèvement de liquide céphalo-rachidien après rasage et incision du crâne sous anesthésie, ainsi qu'un prélèvement de sang, pour étudier la diffusion cérébrale de nouvelles molécules. Sur une partie des souris, une inflammation est déclenchée par injection de LPS. Le porteur affirme que l'usage des animaux est "indispensable", les approches in vitro ne prenant selon lui pas en compte la pharmacocinétique, et fixe la mise à mort à une perte de poids de 20 %.

Objectifs

Les infections bactériennes du système nerveux central (SNC) sont des pathologies graves, avec un taux de mortalité élevé. Le traitement de ces infections repose sur un traitement antibiotique adapté. Cependant, en cas de résistance bactérienne, notamment chez les staphylocoques résistants à la méticilline (SRM), les options thérapeutiques peuvent être limitées. A l’heure actuelle, les molécules recommandées dans les infections du SNC à SRM sont la vancomycine et le linézolide (recommandations de la société américaine de maladie infectieuse 2017). Cependant ces antibiotiques peuvent poser le problème d’une tolérance médiocre (effets indésirables hématologique du linézolide, effets indésirables rénaux de la vancomycine) et de résistances acquises émergentes. La dalbavancine et l'oritavancine, le tédizolide, ou la délafloxacine sont des nouveaux antibiotiques, actifs sur les staphylocoques résistants à la méticilline, qui possèdent des propriétés pharmacocinétiques innovantes (longue demi-vie) ou des profils de tolérances favorables. Cependant, malgré leur potentiel intérêt dans les infections du SNC, il n’existe pas de donnée à l’heure actuelle sur leur diffusion dans le système nerveux central. L’inflammation, qui peut être présente en situation infectieuse a également une influence sur la diffusion au niveau cérébral, de part son impact sur la barrière hémato-encéphalique (BHE). Il est donc primordial d’étudier la diffusion de ces molécules en conditions saine et inflammatoire. Ainsi, l’objectif de notre travail est d’étudier la diffusion dans le système nerveux central (pharmacocinétique) de ces nouveaux antibiotiques dans un modèle in vivo (en conditions saine et inflammatoire), et d’explorer les différents facteurs pharmacologiques et moléculaires modulant cette diffusion.

Bénéfices attendus

La possibilité d’usage de ces molécules pour lutter contre les infections cérébrales par des germes résistants est un chalenge. Les données de diffusion de ces nouvelles molécules dans le système nerveux central pourront ouvrir les portes à un essai clinique de pharmacocinétique chez l’Homme, préalable nécessaire à l’utilisation en clinique de ces molécules dans le traitement des infections du système nerveux central.

Procédures

Nous administrerons des antibiotiques aux souris, par voie intra-veineuse (IV) en 10 à 15 secondes, intra-péritonéale (IP) en 10 à 15 secondes ou par voie orale en 5 secondes. Dans le cas d’administration IV, l’injection se fera par voie rétro-orbitale en 10 à 15 secondes. Dans le cas de l’administration par voie orale, l’administration sera réalisée par gavage intra-gastrique 1x/j en 5 secondes, soit par administration continue dans l’eau de boisson. Nous réaliserons des prélèvements de sang (200µl) et de Liquide Céphalo-Rachidien (LCR) (5µl) sur ces animaux. Un seul prélèvement de chaque liquide biologique sera réalisé par animal. Dans l'ordre et après anesthésies de l'animal, le LCR puis le sang seront prélevés. Pour prélever le LCR, le crâne de l'animal, placé sur un tapis chauffant (37°C), est rasé et la peau incisée sur 1cm après injection sur le site de prélèvement en SC de lidocaine 10 min avant l'intervention. Le prélèvement lui-même prend environ 5 min. Puis, le sang sera prélevé dans la veine caudale de l'animal. Pour se faire, l'animal aura au préalable reçu une injection de buprénorphine 30min avant l'acte et ce afin de diminuer la douleur liée à ce prélèvement. L'inflammation systémique est induite par l'administration de LPS (lipopolysaccharide) par voie IP en 10 à 15 secondes. L’administration des antibiotiques aura lieu 2 heures après l’administration de LPS.

Impact sur les animaux

Douleur légère lors de l’injection intraveineuse d’antibiotiques sans effet secondaire. Douleurs légères à modérées suivant l’administration intra-péritonéale de LPS.

Devenir

A la fin de chaque procédure, les animaux seront sacrifiés, afin de pouvoir réaliser l’étude histologique et pharmacocinétique au sein des tissus cibles (parenchyme cérébral).

Remplacement

L'utilisation des animaux est indispensable en raison de la complexité des différents acteurs cellulaires et moléculaires qui sont impliqués dans la diffusion du médicament. L'approche in vitro qui permet l'analyse de paramètres définis ne peut pas remplacer l'utilisation des animaux car elle ne prend pas en compte les problèmes de pharmacocinétique du médicament ou des effets physiopathologiques (inflammation). Pour cette étude seront utilisés des souris (Espèce Mus Musculus A1). La souris est le plus petit mammifère utilisable en recherche expérimentale. Son élevage aisé en animalerie permet des conditions environnementales contrôlées. La souris est une espèce de choix pour les études sur le système nerveux central des vertèbres. L'organisation du système nerveux central de cette espèce est assez proche de celle de l'Homme, ce qui permet une extrapolation des résultats obtenus chez cette espèce à l'espèce humaine. Des souris C57Bl/6J femelles seront utilisées au stade adulte (8 semaines).

Réduction

Le nombre d’animaux sera réduit au maximum. Le nombre de souris (n = 24) par groupe de traitement a été calculé pour avoir un nombre de points pharmacocinétiques minimum (8 points) permettant de réaliser une courbe des concentrations du traitement testé en fonction du temps, dans le plasma et dans le LCR (liquide céphalo-rachidien). Afin d'obtenir un résultat statistique cohérent, un minimum de 3 animaux par point pharmacocinétique est nécessaire (triplicata de chaque point pharmacocinétique). Les analyses statistiques des résultats sont réalisées avec des tests non paramétriques. Le nombre de 264 souris nécessaires au total (10 groupes de traitement + 10% de souris supplémentaires en cas de mortalité) a été calculé au plus juste afin de réduire autant que possible le nombre d’animaux.

Raffinement

Les prélèvements du LCR (5µl) et sanguin (200µl) se font sous anesthésie par un mélange d'air et d'isofluorane (3% induction et 1,5% maintien). Dans l'ordre et après anesthésies de l'animal : le LCR, puis le sang seront prélevés après injection d'un antalgique général type buprénorphine (SC 0.05 mg/kg) 30 min avant le prélèvement sanguin à la veine caudale et d'une anesthésie locale (SC) type lidocaïne (3mg/kg) 10min avant prélèvement du LCR. L'inflammation systémique est induite par l'administration de LPS (lipopolysaccharide), et les souris seront analgésiées par administration de buprénorpine par voie SC (0,1mg/kg) 30 minutes avant l’injection de LPS. La douleur de l’animal sera suivie toutes les heures suivant l’administration du LPS. Réduction de la souffrance, la douleur et l’angoisse : les animaux sont hébergés à raison de 5 souris par cage de type 2L)). Ils seront expérimentés par du personnel formé et qualifié. Ils seront surveillés quotidiennement pour détecter d’éventuels signes cliniques et auront en permanence accès à l'eau et à la nourriture. Chaque cage est pourvue d’un enrichissement du milieu (nids de « woodwoll »). Durant les périodes d'expérimentation, ils seront anesthésiés sous l'isoflurane. Des points limites précis de douleur ressentie par les animaux (cf partie suivante) sont définis et les animaux seront euthanasiés si on ne peut soulager leur douleur. L'estimation de la souffrance est réalisée par le personnel de l’animalerie. Le score limite est de 12. Au-delà l’animal sera euthanasié sans attendre. SURVEILLANCES REALISEES: Une surveillance quotidienne du poids des animaux sera effectuée. L’estimation de la souffrance est réalisée par le personnel de l’animalerie. Les critères prépondérant sont les suivants selon les critères de : - Perte de poids des animaux par rapport au poids initial>20%

Choix des espèces

Pour cette étude seront utilisés des souris (Espèce Mus Musculus A1). La souris est le plus petit mammifère utilisable en recherche expérimentale. Son élevage aisé en animalerie permet des conditions environnementales contrôlées. La souris est une espèce de choix pour les études sur le système nerveux central des vertèbres. L'organisation du système central de cette espèce est assez proche de celle de l'homme, ce qui permet une extrapolation des résultats obtenus chez cette espèce à l'espèce humaine. Des souris C57Bl/6J femelles seront utilisées au stade adulte (8 semaines). Souris C57Bl/6J utilisées au stade adulte (8 semaines). Le choix d’une souris adulte est nécessaires d’un point de vue pharmacocinétique et physiologique (comparabilité des résultats, système hépatique et rénale fonctionnels, quantité de LCR prélevable).

120 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Porteurs d'un modèle de myopathie de Duchenne, ils reçoivent une molécule mêlée à la nourriture et une injection intramusculaire nécrosante que le porteur décrit comme modérément douloureuse, avec mesures de force et prélèvement de sang, avant mise à mort pour prélever muscles, diaphragme et cœur. Le porteur revendique une réduction des effectifs à six rats par groupe grâce aux données déjà accumulées. Il affirme que la validation pharmacologique sur ce modèle est une étape "indispensable" avant d'envisager un essai clinique.

Objectifs

L’objectif de ce projet est d’identifier les signalisations moléculaires de nécrose dans les myopathies. Ces mécanismes ne peuvent être déterminés qu’en condition in vivo puisque le mécanisme de mort cellulaire par lequel une cellule meurt dépend de plusieurs paramètres dont l’importance reste largement méconnue. Le projet vise également à tester le potentiel thérapeutique de l’inhibition de la nécroptose (une nouvelle voie de mort cellulaire) dans la myopathie de Duchenne, avec un composé mélangé à la nourriture dont on attend qu'il protège les muscles de la dégénérescence qui les touche

Bénéfices attendus

Ces dernières années ont vu l’émergence de nouveaux types de mort cellulaires nécrotiques. Parmi la famille étendue des dystrophies musculaires, la dégénérescence par nécrose des fibres musculaires est un mécanisme pathogénique central et commun. Nous attendons de ce projet une cartographie plus précise des types de nécrose à l'œuvre dans la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD). À court terme, nous attendons aussi chez nos animaux modèles de DMD traités avec un inhibiteur de nécrose un bénéfice avec une amélioration de la microstructure et de la fonction du muscle dystrophique traité. En cas de résultat encourageant chez les animaux DMD avec des traitement courts, nous projetons de poursuivre avec une évaluation à plus long terme de cet inhibiteur pour consolider le dossier préclinique en vue d’un éventuel essai clinique chez l’humain.

Procédures

Le traitement est mélangé à la nourriture et consommé spontanément par les animaux. Les animaux anesthésiés seront injectés par voie intramusculaire une fois dans le muscle de la patte pour induire une régénération musculaire. Cette intervention est rapide (moins de 10 minutes). La mesure de la force du membre antérieur sera réalisée une seule fois par animal et dure une vingtaine de minute (5 répétitions de mesure d'une minute avec 3 minutes de repos entre 2 mesures). La durée d'un enregistrement de la force musculaire du membre postérieur est de 90 minutes, anesthésie comprise (une injection sous cutanée avec une aiguille hypodermique très fine). Les animaux seront également prélevés une fois pour récupérer un millilitre de sang, en vue de quantifier des biomarqueurs de la maladie. Ce prélèvement sera réalisé pendant l’anesthésie de la mesure de force, le prélèvement lui-même dure moins de 30 secondes).

Impact sur les animaux

L’injection intramusculaire sera réalisée sous anesthésie générale et ne sera réalisée qu’une seule fois dans chaque muscle tibialis anterior, de façon bilatérale. En raison du volume injecté dans le muscle (100 µl) et de la réaction inflammatoire induite, cette injection nécrosante est modérément douloureuse.

Devenir

La totalité des rats inclus dans ce projet seront mis à mort à la fin de la procédure afin de recueillir leurs muscles (ceux des membres, le diaphragme, le cœur) en vue de les analyser par des techniques d'imagerie, d'histolgie et de biologie moléculaire (expression différentielle de gènes, de protéines).

Remplacement

Le but de notre projet est la validation pharmacologique d’une stratégie thérapeutique préalablement testée in vitro puis par inhibition génétique sur souris dystrophique. L’inhibition pharmacologique vise à protéger les fibres musculaires dystrophiques de la nécrose de type « nécroptotique » en utilisant une molécule dont l’efficacité a déjà été éprouvée dans des publications issues de laboratoires distincts. La nécrose du rat DMD étant optimale, la validation pharmacologique dans ce modèle est une étape indispensable pour évaluer un éventuel bénéfice sur la progression de la maladie, avant d’envisager une étape clinique, en cours pour d’autres maladies.

Réduction

Nous avons accumulé beaucoup d'expérience sur les lots de rats DMD traités avec des candidats médicaments (thérapie génique ou pharmacologique). Pour certaines de ces études, nous sommes en train de rédiger les conclusions et avons déjà réalisé les analyses statistiques. Il apparaît que pour chacun des groupes, traiter 6 rats permet d'obtenir in fine des valeurs en nombre suffisant pour confirmer ou infirmer un effet majeur de la thérapie sur l'évolution fatale de la maladie. Pour réaliser cette estimation, nous utilisons des tests statistiques en prenant en compte des paramètres tels que la différence à mettre en évidence entre les différents lots, la puissance et le risque du test. Par ailleurs, en raison de ce nombre important de projets qui incluent toujours des animaux sauvages (wildtype, WT) et DMD traités avec un placebo, nous avons accumulé des données nombreuses qui nous permettent de documenter avec fiabilité l'histoire naturelle de la maladie, en comparaison avec les congénères sauvages. Il est donc possible de réduire les cohortes de ces animaux. Au bilan, chacun des groupes a pu être réduit à 6 animaux.

Raffinement

Les animaux sont stabulés en portoirs à cages ventilées, dans des pièces dont température et hygrométrie sont contrôlées, monitorées et fidèles à la réglementation. Pour le bien-être des rats, nous avons fait le choix des plus grandes cages disponibles sur le marché, de sorte qu'ils peuvent marcher et se dresser sur leurs pattes arrière. Cet exercice spontané quotidien est pleinement justifié pour des rats dont nous évaluons les capacités locomotrices. Les animaux ont un accès ad libitum à la nourriture et à l'eau. Le cycle d'éclairage est de 12h par jour. Les animaux sont hébergés avec leurs congénères, à 7 ou 8 ratons par cage à l'âge d'un mois. Puis nous réduisons ce nombre progressivement jusqu'à atteindre un maximum de 3 rats par cage. L'isolement n'existe jamais et le milieu est enrichi avec des lanières de papier Kraft, des bâtons de bois à ronger, des balles rondes, des tunnels ou des carrés de coton compacté. Pour éviter une réponse de stress induite par les divers tests, les animaux sont habitués dès leur plus jeune âge à être manipulés régulièrement, le plus en douceur possible. Des points limites ont été établis et seront constamment évalués en observant individuellement les animaux chaque jour, week-ends et jours fériés inclus. Tout dépassement des points limites sera suivi d'une action correctrice et en cas d'absence de bénéfice (maladie irréversible), nous procèderons à la mise à mort compassionnelle de l'animal avant qu'il ne souffre. Le suivi des animaux sera conduit par un personnel autorisé et compétent pour reconnaître, quantifier et atténuer ou supprimer les signes de douleur ressentie chez les animaux.

Choix des espèces

Le rat est une espèce de mammifère appartenant à la classe des Euarchontoglires qui contient également les primates (donc l'humain). À ce titre, le rat phylogénétiquement proche de nous constitue un modèle apprécié. Les récents outils d'édition du génome ont permis d'en faire un modèle de choix pour l'analyse des troubles musculosquelettiques. Notre nouveau modèle de rat DMD mime la maladie humaine de manière beaucoup plus fidèle que ne le fait le modèle historique de la souris, tout en conservant les atouts des rongeurs (courte durée de gestation, taille raisonnable, longévité moyenne, effectifs plus importants). Il est un excellent complément au modèle du chien dystrophique. En médecine translationnelle, il s'insère entre les données obtenues in vitro et la validation translationnelle du chien dont la valeur est inestimable en médecine de précision (hétérogénéité génétique, épigénome, système immunitaire, partage des facteurs d'environnement, format).