Rongeurs

8 500 animaux non-humains vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, 3 000 souris et 5 500 rats. Ils reçoivent chaque jour une substance par gavage pendant des périodes allant jusqu'à quatre-vingt-dix jours, avec prélèvements de sang et d'urine, puis sont tués pour analyse des organes. Le projet évalue la toxicité de composés dans le cadre d'études réglementaires. Le porteur indique que les essais in vitro et in silico ne renseignent ni sur les effets à long terme ni sur la gravité, et présente le rat et la souris comme les espèces les plus appropriées.

Objectifs

Ce projet comprend une série d’études permettant d’évaluer la toxicité, et de fournir des informations sur les dangers pour la santé qui peuvent résulter d’une exposition à une substance d’essai par voie orale pendant une période courte ou moyenne. En effet l’exposition à un composé est souvent multiple (doses répétées) et peut produire des effets immédiats ou plus tardifs (par accumulation de la substance d’essai ou par sa biotransformation par exemple). Le projet est utilisé pour fournir des informations sur le potentiel toxique d’un produit lors de son développement. Ces études d’une durée inférieure ou égale à 90 jours permettent de définir les doses qui pourront être utilisées dans des études chroniques sans induire d’effets sévères.

Bénéfices attendus

Les bénéfices et objectifs de ces études sont de déterminer et d’évaluer le potentiel toxique d’un composé pour chercher des effets ou constater l’absence d’effets toxiques, déterminer la concentration sans effet nocif observé, identifier des organes cibles et évaluer les changements biologiques provoqués par l'administration du produit, évaluer la concentration plasmatique du produit et de ses métabolites, et de certains biomarqueurs (tyrosine par exemple), évaluer le profil de bioaccumulation du produit dans certains organes, apporter des informations sur la sélection des doses pour les études ultérieures. Il permet également d'obtenir des informations importantes sur le mode d'action de la molécule. Les études les plus précoces permettent de mettre en évidence le profil toxicologique du produit et de pouvoir arrêter le développement de molécules qui pourraient présenter des alertes importantes et ainsi éviter des études plus longues avec plus d'animaux. Les études de 90 jours sont des études réglementaires demandées par les autorités.

Procédures

Un seul prélèvement d'urine en cage à diurèse pendant un maximum de 16h par étude. Un Gavage journalier tout au long de l'étude à l'aide de sondes souples adaptées à la taille et à l’âge des animaux. Des pPrélèvements sanguins d’un volume réduit sur la première journée (en général 4) et un volume plus important en une seule fois sur la dernière journée. Les volumes des prélèvements sanguins ne dépasseront pas les limites calculées en fonction du volume de sang circulant en laissant respectivement 1, 2 ou 3 semaines de récupération en cas de prélèvements multiples ou 15% en cas de prélèvement unique ) soit un maximum de 1.2ml par semaine pour un rat de 250g ou 100µl pour une souris de 25g.

Impact sur les animaux

Les effets toxiques attendus sur les animaux sont modérés car des études préliminaires de tolérabilité et de choix de doses ont déjà été réalisées. Certains signes de toxicité peuvent néanmoins apparaitre en cours d'études. Afin de les mettre en évidence, les animaux sont observés quotidiennement y compris le week-end et au moins une fois par semaine ils font l'objet d'une observation clinique détaillée, leur poids, consommation alimentaire sont mesurés. Deux types de points limites ont été définis et sont détaillés dans les procédures internes : les signes cliniques nécessitant la surveillance rapprochée des animaux et les signes cliniques sévères ou critères majeurs nécessitant une action immédiate et justifiant à eux seuls l’euthanasie de l’animal (critères d’arrêt). La présence d’un seul de ces critères d’arrêt nécessite de prévenir immédiatement le directeur d’étude et doit conduire à l’euthanasie de l'animal. En cours d’étude, plusieurs échantillons de sang peuvent être prélevés au cours d'une période de 24h pour l’analyse des concentrations de la substance à tester. Les prélèvements peuvent être faits via la veine caudale ou la veine saphène. Ces derniers peuvent induire de petits hématomes, qui disparaissent rapidement. Lors des prises d'urine les animaux sont isolés une nuit. Pour certains prélèvements les rats peuvent être soumis à un jeune de 16h maximum.

Devenir

Tous les animaux sont mis à mort en fin d'étude pour évaluer l’effet de la molécule sur les organes en particulier grâce aux analyses histologiques. Les animaux excédentaires exclus de l'étude après randomisation peuvent être gardés en vie et être replacés ou seront intégrés dans le processus de formation du personnel aux gestes techniques.

Remplacement

De nombreux essais in silico et in vitro sont utilisés pour identifier/confirmer des mécanismes d’action préalablement au recours aux études animales. Mais ils ne peuvent prendre en compte l’intégralité des mécanismes conduisant ou pas à l’apparition d’effets toxiques et ils ne peuvent pas donner d’informations concernant les effets à long terme ni la gravité des effets qui suit l'exposition au produit. De même, pour comprendre le mode d'action d'une toxicité spécifique, un enchaînement d’évènements biologiques au niveau moléculaire et tissulaire doit être identifié et caractérisé.

Réduction

Ces études se font dans le respect des 3Rs avec un nombre restreint d'animaux. L'utilisation du microsampling permet de mesurer sur un nombre restreint d'animaux des taux de biomarqueurs et la concentration plasmatique en matière active. Le nombre d'animaux est justifié par les recommandations des guidelines internationales, ils doivent permettre une analyse statistique suffisante. Les tests statistiques utilisés ont été définis par un statisticien interne ou par un consultant externe spécialisé en analyse statistique et correspondent aux tests classiquement utilisés et acceptés en toxicologie.

Raffinement

Dans ces études, les animaux sont hébergés en groupe (ou individuellement, temporairement ou si nécessaire dans le cas des études inférieure à 90 jours) avec un enrichissement du milieu adapté à leur âge et leur espèce. Les animaux sont alimentés par une nourriture contrôlée et adaptée, les certificats concernant cette nourriture sont archivés par le laboratoire. Les animaux sont observés quotidiennement y compris les week-ends. Ils sont pesés à intervalle régulier pour vérifier leur croissance ou leur bien-être. La consommation de nourriture est également mesurée à intervalle régulier. Toutes ces mesures sont réalisées par des techniciens confirmés qui suivent des périodes de reformation régulière. Des points limites ont été identifiés qui peuvent nécessiter la mise à mort précoce de l’animal qui sera demandée par le directeur d’étude. En cas de problème un vétérinaire est présent sur le site pour assurer un traitement. En cours d’étude si besoin des prélèvements sanguins seront réalisés en fonction des recommandations du NC3R National Centre for the Replacement, Refinement and Reduction of Animals in Research). A la fin de chaque étude, un résumé est réalisé et une évaluation du bien-être animal est réalisée par la structure du bien-être animal et le comité d’éthique.

Choix des espèces

Les études sur les animaux décrites précédemment ont été validées chez le rongeur (mâle et femelle) et font l’objet de lignes directrices internationales. Il y a par conséquent, suffisamment de données pour indiquer que le rat et la souris sont les espèces les plus appropriées pour étudier les aspects abordés dans le projet actuel. Les données générées chez ces espèces peuvent être extrapolées à l’homme. Toutes les études décrites dans ce projet utilisent en général de jeunes adultes conformément aux recommandations pour les études de toxicité réglementaire. Pour les études non réglementaires des animaux jeunes ou adultes de 6 à 13 semaines sont utilisés.

1 070 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Exposés dès l'adolescence à l'alcool et à des cannabinoïdes, ils sont soumis à des sessions de consommation d'alcool puis à une craniotomie pour implanter une électrode mesurant la dopamine. Le projet étudie la comorbidité entre schizophrénie et troubles de la consommation d'alcool sur un modèle induit dès la période embryonnaire. Le porteur affirme que ces mécanismes psychiatriques complexes ne sont pas remplaçables par des méthodes in vitro ou in silico.

Objectifs

L'objectif principal de ce projet est d'étudier l'impact d'expositions précoces aux drogues sur les troubles de la consommation d'alcool à l'âge adulte dans un modèle animal de schizophrénie. En effet il existe une prévalence élevée de patients atteints de schizophrénie qui présentent un trouble de la consommation d'alcool. Les consommations d'acool et de cannabis sont fréquentes à l'adolescence aussi bien dans la population générale que chez les sujets qui risquent de présenter la maladie. Nous chercherons donc à étudier le rôle de ces expositions précoces d'alcool et d'agent cannabinoides sur les comportements des animaux modèles de schizophrénie mais également sur la neurotransmission dopaminergique. En effet la dérégulation de ce système de neurotransmission est directement impliquée aussi bien dans les troubles de la conosmmation d'alcool que dans ceux associés à la schizophrénie.

Bénéfices attendus

L'exposition précoce à l'alcool durant l'adolescence est nécessaire pour l'observation à l'âge adulte d'une consommation exagérée d'alcool. Nous n'avons pour le moment aucune information concernant la co-exposition avec des agents cannabinoides, drogues très fréquemment consommée par les adolescents et les jeunes adultes atteints de schizophrénie ou non. Grâce à ces expériences, nous pourrons obtenir des données importantes concernant les mécanismes neurobiologiques qui sous-tendent les troubles de la consommation d'alcool dans un modèle pertinent pour l'étude de la schizophrénie. L'aspect neurobiologique de ce projet aidera la communauté scientifique à mieux comprendre l'impact d'une exposition précoce à des drogues couremment utilisées sur les systèmes dopaminergiques.

Procédures

Les animaux seront soumis à des sessions de consommation d'alcool volontaire soit dans la cage de stabulation (24 heures 1 jour sur 2 pendant 8 à 15 semaines), soit dans des cages d'auto-administration opérante (sessions de 15 minutes, 5 jours par semaine sur une période de 4-5 mois). A l'âge adulte une partie des animaux seront soumis à une craniotomie (30 à 40 minutes) dont l'objectif est d'implanter une micro-électrode d'enregistrement de la libération de dopamine, neurotransmetteur crucial aussi bien dans les troubles observés dans la schizophrénie que dans les troubles de la consommation de drogues.

Impact sur les animaux

Douleurs post-opératoires de palier 1 l'âge adulte suite à l'implantation des canules par craniotomie. Durée prévue : 2-3 jours

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à la fin de cette procédure pour nous permettre de collecter les cerveaux pour des analyses histologiques, biochimiques ou génétiques nécessaires pour finalser le projet.

Remplacement

Les études de mécanismes complexes de maladies psychiatriques comme la schizophrénie ou l'addiction ne sont pour le moment pas remplaçables par des méthodes in vitro ou in sillico. Les mécanismes impliqués sont trop complexes pour pouvoir être simplifiés à ce jour. Le modèle que nous avons choisi fait partie des modèles les plus utilisés et les plus complets avec une validité de ressemblance, une validité de construction et une validité de prédiction très bien décrites dans la littérature.

Réduction

Le nombre d'animaux nécessaire à chacune des expériences a été estimé sur la base d'expériences précédentes utilisant un autre modèle animal de schizophrénie et en prenant en compte la variabilité interindividuelle observée aussi bien dans les modèles animaux que dans les différents paradigmes comportementaux utilisés. Nous utiliserons au maximum les mêmes animaux entre les différentes procédures pour limiter le nombre total d'animaux utilisés dans ce projet. De plus nous réaliserons les expériences aussi bien sur les mâles que sur les femelles pour ne pas avoir à éliminer les animaux surnuméraires mais également, dans le but d'une réduction, ne pas à avoir à refaire tout ce projet ultérieurement uniquement sur les femelles (et donc euthanasier les ratons mâles surnuméraires à ce moment).

Raffinement

Tout au long du projet les animaux seront surveillés quotidiennement et des points limites adaptés à chaque procédure expérimentale ont été établis avec une prise en charge de la douleur et de la souffrance potentielles adaptée à chaque procédure. Les animaux seront stabulés dans des cages enrichies grâce à une buchette en bois et un tunnel en carton.

Choix des espèces

Le modèle MAM est un modèle décrit chez le rat et nous développons ce projet dans le cadre d'une collaboration multicentrique qui a très largement décrit ce modèle en France. Pour poursuivre nos études en commun, nous devons utiliser le même modèle que nos collaborateurs. Le rat est un modèle idéal pour l'étude de la comorbidité troubles de la consommation d'alcool/schizophrénie en particulier en ce qui concerne certaines études comportementales comme l'auto-administration d'alcool qu'il est plus difficile d'observer chez les souris. Les animaux seront utilisés tout au long de leur vie. La mise en place du modèle MAM se déroule au cours de la période embryonnaire et les animaux issus des cette première procédure seront utilisés jusqu'à l'âge adulte. Tous les petits seront soumis à la procédure d'exposition aux drogues pendant la période d'adolescence (entre les jours 28 et 50). Les rats seront conservés jusqu'à l'âge adulte pour évaluer les effets d'une telle pré-exposition précoce sur les comportements et la neurobiologie à l'âge adulte.

192 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent une injection de streptozotocine dans les deux ventricules cérébraux sous anesthésie, puis passent une batterie de tests comportementaux évaluant activité motrice, anxiété et mémoire, avant que leur cerveau soit prélevé. Le projet compare deux souches de rats pour étudier la résilience cognitive face à la maladie d'Alzheimer. Le porteur affirme qu'aucun remplacement in vitro ou in silico n'est possible et que la mémoire ne peut s'évaluer que dans un organisme entier.

Objectifs

En vieillissant, il apparait que les patients atteints de la maladie d’Alzheimer et présentant des lésions cérébrales constituées de peptide amyloïde représentent une population très hétérogène. En effet, certains malades souffriront de troubles de la mémoire tandis que d’autres présenteront des performances mnésiques préservées, ce que l’on appelle la résilience cognitive. Une meilleure compréhension des mécanismes cérébraux impliqués dans cette résilience cognitive permettrait d’identifier de nouvelles stratégies d’intérêt pour lutter contre la maladie d’Alzheimer. Notre projet vise donc à étudier, chez l’animal, les mécanismes cérébraux protecteurs impliqués dans la résilience cognitive face à la maladie d’Alzheimer. Notre objectif est de reproduire une situation pathologique mimant cette maladie chez deux souches de rats (Wistar et LOU/c/jall) afin d’étudier les mécanismes cérébraux protecteurs associés à la résilience cognitive. Le modèle de maladie d’Alzheimer choisi consiste en une injection, dans chaque ventricule cérébral, de streptozotocine chez le rat adulte. Ce modèle entraine une augmentation des concentrations en peptide bêta-amyloïde et en protéine tau phosphorylée dans l’hippocampe, deux marqueurs caractéristiques de la maladie d’Alzheimer. De plus, ce modèle présente une neurodégénérescence associée à l’apparition de déficits cognitifs. Ce modèle permettra d’étudier les mécanismes neuroprotecteurs impliqués dans la résilience cognitive. La maladie d’Alzheimer sera ainsi induite chez les rats de souches Wistar et LOU/c/jall (notées WIS et LOU), dont on suppose qu’elles vont présenter des niveaux de résilience cognitive faible et élevé, respectivement. Par rapport au rat WIS, le rat LOU a déjà été décrit comme présentant un vieillissement réussi et, d’après des études préliminaires, présente des performances de mémoire préservées suite à l’administration intra-cérébrale de peptide amyloïde, mimant de façon très imparfaite la maladie d’Alzheimer. Ces études nous ont amené à proposer le rat LOU comme modèle de résilience cognitive. Notre projet vise à confirmer cette hypothèse en reproduisant, par utilisation du modèle d’injection de streptozotocine, une situation neuronale pathologique plus représentative de la maladie d’Alzheimer. Après caractérisation de la résilience cognitive par une batterie de tests comportementaux, des analyses post-mortem seront réalisées pour identifier les substrats neuronaux protecteurs sous-jacents.

Bénéfices attendus

Grâce à l’utilisation de deux souches de rat dont on suppose qu’elles vont présenter des niveaux de résilience cognitive différents face à une situation mimant la maladie d’Alzheimer, cette étude permettra d’étudier les mécanismes et les processus cérébraux permettant de lutter, sur un plan cognitif, contre la maladie d’Alzheimer. Des études de corrélations entre les performances cognitives, les lésions histopathologiques et certains marqueurs de plasticité synaptique et cérébrale seront réalisées. L’identification des processus cérébraux protecteurs permettra de mettre en lumière de nouvelles stratégies à visée thérapeutique pour lutter contre le déclin cognitif associé à la maladie d’Alzheimer.

Procédures

Tous les rats (n=192) subiront une injection intra-cérébro-ventriculaire bilatérale de streptozotocine ou de liquide céphalo-rachidien artificiel au cours d’une chirurgie cérébrale menée sous analgésie et anesthésie profonde. Les deux injections cérébrales (une par ventricule) seront réalisées au cours d’une seule opération chirurgicale d’une durée de 30 minutes par animal. L’analgésie sera induite par injection sous-cutanée de buprénorphine 30 min avant l’anesthésie (avant l’acte chirurgical), et renouvelée 6 heures après la procédure chirurgicale. Cette dernière injection réalisée sur animaux vigiles requiert une contention de l’animal et durera environ 1 minute par rat. L'anesthésie se fera par une induction à 5% d'isoflurane puis maintien à 2% d'isoflurane en mélange O2/N2O 30%/70%. Après une période de récupération d’un mois, les animaux seront exposés à une batterie de tests comportementaux visant à évaluer l’activité motrice, le comportement de type anxieux et les performances de mémoire des animaux en situation libre. Ces tests dureront 3 semaines. Certains rats recevront également une injection (n=32 rats) ou deux injections (une injection par jour pendant deux jours ; n=32 rats), par voie intrapéritonéale, d’un agent intercalant de l’ADN permettant de marquer les neurones en formation (étude de la prolifération et de la survie neuronale par injection de BrdU). Chaque injection intra-péritonéale, qui nécessite une contention de l’animal, durera environ une minute par rat.

Impact sur les animaux

Les nuisances ou effets indésirables attendus sur les animaux seront ceux provoqués par l’induction de la maladie d’Alzheimer suite à l’administration intra-cérébro-ventriculaire de streptozotocine. D’après les données préexistantes issues de la littérature, une diminution des intéractions sociales et des performances de mémoire, ainsi qu’une élévation du comportement de type anxieux sont attendues, à l’image des symptômes cognitifs observés chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer. Nous nous attendons à observer ces effets qui représentent justement les altérations comportementales étudiées dans notre projet. D’après la littérature, ce protocole d’injection de streptozotocine ne modifie en revanche pas le poids corporel, ni l’activité motrice et exploratoire spontanée des rats traités.

Devenir

A l’issue de l’unique procédure présentée dans ce projet, tous les animaux seront mis à mort (n=192). Les cerveaux de tous les animaux seront prélevés afin d’étudier les conséquences cérébrales de l’injection de streptozotocine. Ces prélèvements permettront de réaliser des études de corrélation entre le niveau de résilience cognitive des animaux (études comportementales) et leur atteinte cérébrale (études post-mortem).

Remplacement

Ce projet vise à favoriser le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le cadre de pathologies neurologiques telles que la maladie d’Alzheimer. Or la recherche de nouveaux médicaments nécessite (scientifiquement et règlementairement) l’utilisation d’espèces animales. De plus, l’évaluation des performances de mémoire ne peut être réalisée que sur un organisme capable d’effectuer une tâche cognitive. L’objectif final est de pouvoir tester de nouveaux candidat-médicaments dans le nouveau modèle animal développé. Ainsi, aucun remplacement par des modèles in vitro ou "in silico" (modèles mathématiques, bio-informatique) ne peut être réalisé. De plus, l’objectif de notre projet est de caractériser différents niveaux de résilience cognitive suite à l’induction d’une situation mimant la maladie d’Alzheimer. Ceci sera réalisé chez le modèle LOU/c/Jall, connu pour représenter un modèle supposé de résilience cognitive élevée. L’existence d’un tel modèle de vieillissement réussi chez d’autres espèces telles que la souris n’a encore jamais été décrite, justifiant ainsi l’utilisation de cette souche de rat, et de la comparer au rat Wistar, dont le rat LOU/c/Jall dérive génétiquement.

Réduction

Un total de 192 rats est envisagé, soient 96 rats Wistar et 96 rats LOU/c/Jall. D’après l’expertise de l’équipe, des groupes de n=16 sont nécessaires pour assurer la puissance des analyses statistiques tout en raffinant notre nombre d’animaux utilisés. Ces effectifs nous assureront d’obtenir des données statistiquement analysables (Tests ANOVA à un ou deux facteur(s), selon les conditions d’expérimentation réalisées, suivis d’un test post-hoc tel que le test de Tukey ou de Bonferroni). De plus, les études comportementales et cérébrales seront réalisées chez les mêmes animaux pour réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés.

Raffinement

Afin de réduire la douleur, souffrance et angoisse infligées, les animaux seront maintenus dans des conditions d’hébergement optimales et stables : température, cycle de lumière, hygrométrie. Ils seront surveillés quotidiennement par un personnel qualifié et une attention particulière sera apportée à l’apparence physique externe des animaux, aux variations éventuelles de poids ainsi qu’aux changements de comportements. Les injections intra-cérébro-ventriculaires (streptozotocine) et intra-péritonéales (Buprénorphine, BrdU) seront réalisées exclusivement par un personnel qualifié. Afin de diminuer le stress de nos animaux, un protocole de familiarisation des animaux à l’animalerie et à l’expérimentateur sera mis en place dès l’arrivée des animaux au sein de notre animalerie. Afin de réduire la douleur et la détresse de nos animaux, nous avons choisi un point limite précoce et compatible avec les objectifs scientifiques de notre recherche.

Choix des espèces

L’espèce choisie est le rat (Rattus Norvegicus). Le rat est très utilisé en pharmacologie car il présente des caractéristiques biologiques en nombreux points comparables à l’Homme. Son comportement est bien décrit et il est possible d’en mesurer les modifications. Par ailleurs, le modèle de maladie d’Alzheimer que nous souhaitons reproduire est basé sur l’injection de streptozotocine, déjà décrit et mis au point dans la littérature chez le rat Wistar. Enfin, nous souhaitons évaluer l’influence du niveau de réserve cognitive sur la résilience suite à l’induction de la maladie d’Alzheimer. Ceci sera réalisé chez le rat LOU/c/Jall, connu pour présenter un vieillissement réussi et donc représentant un modèle supposé de résilience cognitive élevée. L’existence d’un tel modèle de vieillissement réussi chez d’autres espèces telles que la souris n’a encore jamais été décrite, justifiant ainsi l’utilisation de cette souche de rat, et de la comparer au rat Wistar, dont le rat LOU/c/Jall dérive génétiquement. Sur la base de la littérature, des rats adultes (2 mois d’âge) seront utilisés dans ce projet. C’est en effet à cet âge que le modèle d’injection à la streptozotocine est décrit et connu pour induire des déficits comportementaux chez le rat Wistar.

600 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent des examens d'imagerie sous anesthésie pouvant durer jusqu'à deux heures et demie, une partie recevant une injection abdominale déclenchant une inflammation ou une diète enrichie en gras. Le projet cherche à comprendre le rôle de l'inflammation cérébrale dans la prise alimentaire et l'obésité. Le porteur affirme s'être assuré de l'absence d'approche in vitro capable de reproduire cette interaction multicellulaire.

Objectifs

Ce projet vise à caractériser, par Imagerie par Résonance Magnétique, la réaction inflammatoire cérébrale survenant après un repas standard ou un repas enrichi en gras. Ces expériences s’inscrivent dans le cadre plus large d’un projet multidisciplinaire, où il a été suggéré par d’autres méthodes, que cette inflammation cérébrale était faible et presque indétectable après un repas standard mais exacerbée après un repas enrichi en gras. Cette inflammation apparaît en particulier dans les cellules immunitaires du cerveau, dans l’hypothalamus, structure impliquée dans la régulation de la prise alimentaire. L’hypothèse est que cette réponse inflammatoire pourrait influencer le comportement alimentaire, en modifiant par exemple la sensation de satiété. Cependant, dans un contexte de suralimentation, d’apports trop riches en graisses, cette inflammation devient chronique et n’a plus d'effet bénéfique sur la prise alimentaire. Ce projet consistera à étudier et caractériser la réponse inflammatoire par Imagerie par Résonance Magnétique, dans le cerveau après un repas standard ou un repas enrichi en gras.

Bénéfices attendus

L'ensemble de l'étude vise à comprendre comment les cellules immunitaires du cerveau particient au contrôle de la prise de nourriture et à la perception de satiété, et, à long terme, comment ce méchanisme participe au développement de l'obésité.

Procédures

Les souris seront exposées à des tests d'imagerie médicale pour une durée maximale de 2H30, anesthésie incluse. Les souris peuvent subir un ou plusieurs tests d'imagerie. Une partie des animaux seront soumis à un traitement pharmacologique par une injection dans l'abdomen, d'une durée d'environ une minute.

Impact sur les animaux

Une partie des animaux vont subir une injection dans l'abdomen qui induira un début d'inflammation générale, mais dont les effets n'apparaitrons que lorsque les animaux seront sous anesthésie. Une partie des animaux aura une diète enrichie en gras, supposée induire une inflammation cérébrale.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure.

Remplacement

Nous nous sommes assurés de l'inexistence d'approches alternatives in vitro qui pourraient être utilisées pour reproduire l'interaction entre inflammation microgliale et alimentation. En effet les méthodes in vitro basées sur la culture cellulaire ne présentent pas les systèmes de communication multicellulaires nécessaires pour ce projet.

Réduction

Plusieur mesures sont appliquées pour permettre la réduction du nombre d'animaux utilsés dans ce projet : - une etude préliminaire sur un nombre restreint d'animaux pour s'assurer d'un déroulement efficace des expériences et - l'utilisation de tests statistiques optimaux, pour avoir le nombre d'animaux minimal sans compromettre la validité de nos résultats.

Raffinement

Conditions d’hébergement : Les animaux sont soumis à un cycle inversé d’alternance jour nuit 12h - 12h et ont accès à volonté à la nourriture et à l’eau. Le cycle inversé est utile pour notre étude car les animaux mangent la nuit et jeune le jour. Pour étudier la prise de nourriture, nous avons besoin que les animaux se nourrissent le jour. Une période d’acclimatation est respectée pendant laquelle ils sont habitués au cycle inversé de l'animalerie, à la préhension et à la présence de l’expérimentateur. Les souris sont stabulées dans un environnement enrichi selon le protocole défini par l'animalerie. Suivi des animaux : L’état de santé des animaux sera surveillé tout au long de l’expérience et évalué grâce à une grille codifiant le niveau de douleur. Cela nous permettra d’intervenir immédiatement et de manière appropriée dès le moindre signe de souffrance (notamment, suppression de la douleur grâce à l’administration d’antalgiques).

Choix des espèces

La souris représente l’espèce la plus adaptée au type de recherche que nous menons. En effet, le cerveau de souris permet une analyse neuroanatomique de haute résolution concernant les réseaux cellulaires activés en fonction de différents signaux métaboliques. Sa taille est compatible avec la microdissection d’aires cérébrales d’intérêt permettant des analyses biochimiques ou moléculaires. Cet animal nous permet également d’obtenir des analyses fines du comportement alimentaire. La réalisation de différents tests fonctionnels permettant l’analyse des paramètres métaboliques est aussi possible chez cet animal. Enfin, cette espèce a été bien étudiée par la communauté scientifique et nous disposons maintenant d’outils génétiques spécifiques à cette espèce et d’intérêt dans notre projet. Les animaux seront adultes, pour travailler sur un cerveau mature et stable.

187 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. On leur induit un diabète par streptozotocine, puis on implante par chirurgie cathéters, pompes et dispositifs de délivrance d'insuline, avec de nombreuses mesures de glycémie et prises de sang. Le porteur signale perte de poids, douleurs post-opératoires, risques d'infection et stress liés aux injections répétées. Le projet vise à valider la voie extrapéritonéale d'administration de l'insuline, et le porteur affirme que ces effets sur plusieurs organes ne peuvent être modélisés in vitro.

Objectifs

L’insuline sécrétée par les îlots de Langerhans du pancréas est la principale hormone permettant de réduire le taux de sucre dans le sang (appelée glycémie). Dans le cas du diabète de type 1 et dans certains stades avancés du diabète de type 2, sa sécrétion est trop faible pour obtenir une régulation correcte de la glycémie. De l’insuline est alors administrée aux patients pour palier à ce manque, par injection sous la peau (appelée voie sous-cutanée), ou dans certains cas directement dans l’abdomen (voie intrapéritonéale). Cependant, ces deux voies d’administration présentent des inconvénients notamment liés à diminution de l’efficacité de l’insuline, pour la sous-cutanée, et à des problèmes d’infection et d’adhésion tissulaire pour l’intrapéritonéal. La voie extra-péritonéale, correspondant à l’espace entre le péritoine (une fine membrane au qui recouvre les organes et qui comporte de nombreux vaisseaux sanguins) et les muscles abdominaux, semble être une alternative intéressante, en permettant un passage rapide de l’insuline dans le sang, tout en étant à distance des organes. Cependant, aucune étude n’a pour le moment été réalisée sur l’administration de l’insuline en continu en extra-péritonéal. Cette étude a donc pour objectif de montrer, chez le rat diabétique, les bénéfices d’une administration extra-péritonéale d’insuline par rapport aux voies sous-cutanée et intra-péritonéale.

Bénéfices attendus

Les seules données disponibles à ce jour sur la délivrance extrapéritonéale d’insuline concernent des injections uniques, afin d’évaluer une efficacité à court terme. Ce projet complèterait ces données en permettant d’évaluer les effets d’une adiministration chronique d’insuline en extrapéritonéale. Cela permettra ainsi d’étudier à la fois la régulation de la glycémie mais également d’autres marqeurs comme le niveau de stress oxydant ainsi que la réaction des tissus au site extrapéritonéal à un contact prolongé avec de l’insuline. Le principal bénéfice attendu est de démontrer que la voie extrapéritonéale peut constituer une réelle alternative aux voies sous-cutanée et intrapéritonéale, pour l’administration d’insuline aux patients diabétiques de type 1.

Procédures

[Gestes techniques réalisés : 1- Mesure de glycémie sur une goutte de sang (volume 6µL) sur animal vigile – Durée

Impact sur les animaux

Les principaux effets indésirables attendus sont : - perte de poids en lien avec l’état diabétique - des douleurs suite aux chirurgies réalisées pour la mise en place des cathéters, des pompes et du dispositif de délivrance d’insuline - risque d’infection suite aux implantations (pompe péristaltique, cathéter, dispositif de délivrance) - Un inconfort lié au positionnement de la pompe en sous-cutanée sur le dos de l’animal. - un stress en lien avec la répétition des injections d’insuline dans les cathéters ou les mesures de glycémies et prises de sang au cours du suivi

Devenir

La justification du sort des animaux est commune aux 3 procédures. Les 3 procédures de ce projet nécessité l’utilisation d’animaux avec un niveau de diabète suffisament conséquents pour observer les effets d’insuline administrée selon différentes voies ou avec différents systèmes d’administration. Par conséquent les animaux avec une glycémie trop basse sont écartés de l’étude. Ayant reçu une injection de streptozotocine, qui agit sur différents organes en plus de détruites les cellules béta des îlots pancréatiques, ils ne peuvent être utilisés pour d’autres projets sans risque d’amener un biais expérimental. Ils sont donc mis à mort. Ensuite, la finalité de chacune des procédures est d’étudier l’impact sur les tissus d’une délivrance d’insuline répétée (procédure 1) ou continue via des cathéters (procédure 2) ou un dispositif de délivrance diffuse (procédure 3). Cela nécessite des prélèvements de différents tissus qui nécessitent la mise à mort des animaux.

Remplacement

Les effets de l’administration chronique de l’insuline en extrapéritonéal mettant en jeu plusieurs tissus et organes, elle ne peut être modélisée in vitro. Ces deux paramètres sont évalués par des suivi de glycémie et des prises de sang qui ne sont pas réalisables in vitro.

Réduction

L’effectif des différents groupes prend en compte les sources de variabilité importantes de l’étude, telles que l’induction du diabète, les implantations de cathéter, pompes péristaltiques et de dispositifs de délivrance. Cela permettra d’avoir, selon l’expérience acquise par le laboratoire, suffisamment d’animaux pour réaliser des analyses statistiques sur les différents marqueurs étudiés (glycémie, poids, insulinémie). La plupart des groupes expérimentaux de ce projet combinent au moins deux des sources de variabilité cité plus haut, c’est pour cette raison que les effectifs ont été fixés à 12 animaux par groupe. Pour les animaux contrôles, sur lesquels aucune chirurgie n’est pratiquée, la variabilité est moins importante et l’effectif des groupes est réduit à 8 animaux. Le test statistique utilisé sera l’ANOVA pour des données ayant une distribution suivant une loi normale ou Kruskal-Wallis dans le cas contraire. Les groupes composés d’animaux diabétiques et non diabétiques sont répétés dans les deux phases du projet impliquant l’implantation de pompes péristaltiques. Cela obéit à une logique de rigueur scientifique, qui invite à ce que les cages hébergent des animaux des différents groupes, pour une meilleure représentativité des contrôles.

Raffinement

Le raffinement intervient au niveau Il intervient au niveau de l’hébergement avec un enrichissement des cages à l’aide de cylindres en PVC rouge, qui servent de refuge aux animaux et permet ainsi de diminuer leur stress. Pour l’ensemble des 3 procédures, où interviennent des chirurgies pour l’implantation des cathéters (procédure 1), de pompes péristaltiques (procédure 2 et 3) et de dispositif de délivrance (procédure 3) le raffinement intervient lors de l’anesthésie, réalisée au gaz pour un réveil plus rapide et de la prise en charge post-opératoire par l’administration d’un anti-inflammatoire et anti-douleur. Afin de réduire les risques d’infection, les chirurgies sont réalisées sous hotte à flux laminaire, avec l’utilisation d’un protocole de désinfection de la peau spécifique, ainsi que des champs opératoires stériles et une désinfection des instruments par chaleur humide. Le raffinement est aussi présent dans le suivi des animaux réalisé quotidiennement durant toute la durée de l’étude, avec l’utilisation d’une grille d’évaluation adaptée aux procédures, qui permet de détecter rapidement la souffrance, la douleur chez les animaux et de mettre en place les traitements adaptés. En accord avec cette grille d’évaluation, des points limites prédictifs ont été déterminés afin de soustraire les animaux aux procédures expérimentales en cours d’étude, tels qu’une persistance de l’état diabétique (perte de poids, hyperglycémie) malgré l’administration d’insuline, une infection post-opératoire non traitable.

Choix des espèces

Le choix du rat est d’abord justifié par de fortes similitudes avec l’Homme sur le plan métabolique, au niveau de la régulation de la glycémie. Ce choix est également motivé par la capacité des rats à bien supporter les chirurgies, et par la possibilité d’accéder à la même voie d’administration de l’insuline que chez l’Homme (sous-cutanée, intra-péritonéale, extra-péritonéale) Enfin, nous avons également choisi d’utiliser le rat pour les premières études précliniques, pour limiter autant que possible le nombre de gros animaux (porcs et primates) nécessaires pour les études suivantes. Les rats Wistar seront de jeunes adultes, âgés de 7 semaines, coïncidant avec un poids de 200g environ. C’est à ce poids que le protocole d’induction du diabète présente le meilleur taux de succès. En effet, avec des âges/poids inférieurs la mortalité est plus élevée, tandis qu’à des âges/poids supérieurs le taux de réussite diminue. De plus, à cet âge, le système immunitaire est suffisamment mature pour que les animaux puissent subir des chirurgies sans risques accrus d’infections.