Rongeurs

1 820 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal reçoit une fixation crânienne ou un dispositif optique implanté sous anesthésie, puis un entraînement de plusieurs semaines à des tâches de mémoire spatiale dans un environnement virtuel, crâne immobilisé, avec enregistrement des neurones. Le porteur indique que les souris peuvent être soumises à un contrôle de la consommation de liquide, l'entraînement s'arrêtant si la perte de poids dépasse 20 %, et que tous les animaux sont tués faute de pouvoir être réutilisés ou adoptés. Il revendique le recours à l'animal comme "nécessaire", la modélisation informatique ne suffisant pas à étudier les mécanismes de la mémoire.

Objectifs

Comment le cerveau peut-il distinguer entre des souvenirs qui se ressemblent ? L’hippocampe est censé servir cet objectif en générant des représentations de mémoire qui ne se chevauchent pas. Au cours de la vie adulte, l’hippocampe est constamment alimenté avec de nouveaux neurones, ajoutant de nouveaux éléments qui s’intègrent dans le réseau existant. Comment les activités des neurones nouvellement produits et matures sont reliées au stockage et au rappel des traces mémorielles distinctes n’est pas bien compris. Lors du stockage de traces mémorielles, l’hippocampe est activé par des entrées synaptiques qui sont induites par les événements et les objets de l’environnement actuel. Pour créer une trace mémorielle de cet environnement, l’hippocampe doit sauvegarder ce motif d’activité. La théorie prévalente suggère que ceci est accompli en renforçant la puissance des synapses entre les neurones hippocampiques qui font partie de ce motif d’activité, créant ainsi un ensemble de neurones fortement connectés. Par conséquence, quand la mémoire doit être ravivée, l’activation même d’une petite partie de cet ensemble entrainera tous les neurones de l’ensemble. Une mémoire complète peut être reconstituée même par une petite partie de l’environnement original. Plusieurs niveaux neuronaux sont engagés dans ce processus. Les neurones individuels doivent correctement sélectionner les entrées synaptiques auxquelles ils répondent. Ensuite, les populations de neurones qui répondent à différents motifs synaptiques ne doivent pas se chevaucher. Il n’est pas bien compris comment ces processus sont réalisés à ces niveaux différents. De plus, nous ne savons pas quel rôle est joué par les cellules nouvellement produites lors du stockage et du rappel de traces mémorielles. Pour répondre à ces questions, nous allons combiner des nouvelles méthodes qui nous permettront d’enregistrer et manipuler l’activité neuronale lors de tests comportementaux. Ces expériences ont pour objectifs scientifiques de répondre aux questions suivantes : 1. Quels sont les comportements et les entrées sensorielles qui activent les neurones nouvellement générés et matures ? 2. Comment les souvenirs distincts sont-ils représentés au niveau des entrées synaptiques des neurones ? 3. Peut-on manipuler sélectivement l'activité des neurones nouvellement générés et matures pour établir un lien de causalité avec la formation, la consolidation, et le rappel de souvenirs distincts ?

Bénéfices attendus

Le rôle des circuits neuronaux dans le stockage et le rappel des souvenirs épisodiques a été largement étudié au cours des dernières décennies. Cependant, la manière dont l'activité des neurones et des circuits neuronaux assure une récupération robuste des souvenirs familiers tout en permettant un encodage flexible des informations nouvelles n'est toujours pas claire, en particulier lorsque les informations familières et nouvelles se ressemblent. Nous abordons ici cette question en utilisant une approche expérimentale et computationnelle combinée. L'originalité de notre proposition est que nous n'établirons pas seulement des corrélations entre l'activité neuronale et le comportement, mais que nous fournirons des liens de causalité en manipulant l'activité de populations neuronales fonctionnellement identifiées. Nos résultats fourniront également des prédictions vérifiables pour les études humaines et aideront à mieux comprendre comment le cerveau stocke les souvenirs épisodiques dans la santé et la maladie. La mémoire, élément fondamental de l'être humain, est tragiquement perturbée dans de nombreuses pathologies neurologiques, notamment dans la maladie d'Alzheimer. Les théories sur la façon dont les souvenirs sont formés et rappelés par les circuits neuronaux dans la santé et la maladie sont largement basées sur des preuves corrélatives. Notre projet fournira des preuves causales sur la façon dont l'activité neuronale dans les systèmes de mémoire du cerveau entraîne un comportement guidé par la mémoire. Ces données fondamentales sont essentielles pour comprendre comment ce processus est perturbé dans des états pathologiques tels que la maladie d'Alzheimer, où notre approche mécaniste peut aider à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Après publication, nos données seront mises à disposition dans un dépôt ouvert et publique afin que d'autres chercheurs puissent également bénéficier de nos résultats expérimentaux.

Procédures

Implantation d’une plaque crânienne ou d’un dispositif optique intracrânien d’une durée typique de 1h ; 1–2 gestes chirurgicaux par animal. Ces gestes chirurgicaux sont suivis d’une récupération de 1–2 semaines. Ensuite, entrainement des souris pendant 1—4 semaines dans un espace virtuel, composé de 5–10 séances d’enregistrement ou d’entrainement de typiquement 30–90 minutes (rarement jusqu’à 3 heures) par jour. Après l’entrainement, 1–3 séances d’enregistrement de l’activité neuronale jusqu’à 3 heures par jour pendant une période de 2–5 jours.

Impact sur les animaux

Ce projet peut rarement (

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni replacés, ni adoptés.

Remplacement

Le recours à l’animal est nécessaire car nous n’avons pas suffisamment d’informations pour étudier les mécanismes moléculaires et cellulaires de la mémoire avec de la modélisation informatique. Pour obtenir ces informations, il nous faut donc employer des animaux qui effectuent des tâches de mémorisation. Les souris sont un modèle approprié pour ce projet, car elles peuvent être entrainées à des tâches de mémoire spatiale, elles produisent de nouvelles cellules nerveuses dans l'hippocampe, et elles sont accessibles à des techniques avancées d'enregistrement.

Réduction

Nous visons à utiliser le nombre minimal d'animaux qui sera suffisant pour obtenir des résultats expérimentaux valides. Les données d'une expérience peuvent être utilisées pour différents projets, par exemple, les données produites par des expériences d'intégration synaptique peuvent fournir des contraintes pour la construction d'un modèle informatique ; et les expériences électrophysiologiques in vivo peuvent à leur tour être suivies par des analyses morphologiques de la connectivité synaptique dans le même tissu in vitro. Nous allons utiliser des tests statistiques appropriés afin d'utiliser un nombre minimal de points de données pour fournir des résultats statistiquement significatifs. Le nombre d’animaux se justifie du fait de la faible taille des effets expérimentaux étudiés (nécessitant donc un nombre d’observations conséquent) et de la difficulté des manipulations réalisées (pertes techniques). L’environnement virtuel nous permet de finement et instantanément contrôler et adapter l’environnement suivant le comportement des animaux, ce qui n’est que difficilement possible dans des environnements réels. En plus, comme le crâne de l’animal est fixé, nous n’aurons pas besoin de miniaturiser les instruments d’enregistrement, ce qui nous permettra d’obtenir des enregistrements de haute définition avec peu de perturbations causées par le mouvement. Cela réduit la variabilité de nos données, nous permettant de réduire le nombre d’animaux au minimum nécessaire. Les approches patch-clamp et l’imagerie calcique nécessitent une excellente stabilité et un mouvement minimal du cerveau pour pouvoir extraire des signaux qui sont près du seuil de bruit. Pour cette raison, la plupart des essais seront effectués sur les animaux à crâne fixé. Cela nous aidera également à réduire le nombre d’animaux, car nous augmenterons la fraction de données utilisables.

Raffinement

Nous avons mis au point des procédures de surveillance accrue, de soins post-opératoires, de mesures de gestion de la douleur, et d’entrainement des animaux qui ont été développées et raffinées pendant plusieurs années. Pendant les procédures chirurgicales, la profondeur de l’anesthésie sera surveillée en testant les réflexes et en enregistrant la fréquence de respiration. Un tapis chauffant sera utilisé tout au long de la chirurgie. Si possible, une chaufferette est positionnée en contact de sa cage d’hébergement pendant les premières 24 heures suivant la chirurgie. Des analgésiques pré-opératoires seront administrés. Du gel ophtalmique est appliqué. Des anti-inflammatoires oraux sont mélangés à du gel alimentaire et placés dans la cage de l’animal durant au moins 3 jours après la chirurgie. Pour les souris montrant des signes de douleur après la chirurgie, l’administration de l’analgésique sera renouvelée. Selon notre expérience, nous n’observons pas de douleurs au-delà de 3 jours après la chirurgie. Le comportement des animaux sera surveillé régulièrement après la chirurgie, en faisant attention à une activité réduite, une posture voûtée, une démarche anormale, ou une agressivité accrue. Les animaux seront observés durant les 48h qui suivent l’opération. Si les animaux sont soumis à un contrôle de la consommation de liquide, ils seront pesés régulièrement, et la restriction sera interrompue si la perte de poids dépasse 20% par rapport au poids pré-chirurgical. Les souris seront hébergées avec une litière appropriée et des matériaux de nidification dans un environnement enrichi avec des roues, des tunnels et des maisonnettes. Bien que les réponses sensorielles puissent être testées sous anesthésie, les médicaments d'anesthésie affectent l'activité dans les circuits neuronaux et peuvent fournir des résultats trompeurs. De plus, la majorité des expériences nécessite que l’animal effectue une tâche. Pour cette raison, les expériences se feront sur l’animal éveillé.

Choix des espèces

Les rongeurs sont probablement les espèces les plus éloignées phylogénétiquement pour lesquels une comparaison directe peut être faite avec la structure et le fonctionnement du cerveau humain. Notre modèle expérimental est la souris (C57B/6J wild type), qui est actuellement l'espèce de choix dans la plupart des domaines de la recherche biomédicale, car elle permet l'utilisation de techniques moléculaires puissantes. Cela a permis l'expression sélective de molécules, telles que des protéines fluorescentes, pour identifier des populations de neurones spécifiques au lieu d’enregistrer l’activité de neurones choisis au hasard. Ceci est un raffinement de nos méthodes qui permet de réduire le nombre d'animaux utilisés. Souris adultes, parce que nous nous intéressons à la neurogenèse dans l’organisme adulte, et au comportement dans l’organisme adulte. La croissance du crâne est alors largement terminée.

1 800 rats et souris vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des plaies circulaires leur sont découpées à l'emporte-pièce sous anesthésie, entourées d'un anneau collé et suturé, et suivies jusqu'à quinze semaines chez des animaux souvent rendus diabétiques et hébergés seuls. Le porteur indique que ces plaies provoquent une douleur modérée et peuvent s'infecter, les animaux étant anesthésiés jusqu'à deux fois par semaine pour photographier les plaies puis tués pour prélever peau et sang. Il affirme que les modèles cellulaires ne reproduisent pas la réparation d'un tissu vivant, ce qui justifierait le recours au rongeur.

Objectifs

L’objectif est de tester l’efficacité cicatrisante de composés chimiques ou biologiques dans le cadre de la cicatrisation de plaies, notamment chez le sujet diabétique qui est plus enclin à développer des plaies non cicatrisantes, avec à la clef des complications infectieuses et nécrosantes. Il est estimé que 20 % de toutes les hospitalisations pour le diabète sont liées à des complications de lésions cutanées au niveau du pied. En effet, le risque de gangrène chez le sujet diabétique est multiplié par 17 comparé à celui de la population non diabétique. Les amputations consécutives à des lésions de gangrène, de nécroses, ou d'ulcérations sont chiffrées à plus d’un million par an dans le monde. Il est donc essentiel d’identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques pour favoriser la cicatrisation et ainsi éviter la chirurgie d’amputation chez le sujet diabétique. Dans ce contexte, un modèle animal est nécessaire pour étudier les différentes phases de la cicatrisation, car les modèles cellulaires in vitro ne permettent pas de mimer tous les processus mis en place lors de la réparation tissulaire in vivo, avec l’implication de types cellulaires différents au cours du temps. Les composés chimiques ou biologiques évalués dans ce projet seront pré-sélectionnés in vitro sur des critères d’efficacité et de faisabilité de développement, afin de limiter le nombre de produits à tester chez l’animal.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de tester de nouvelles molécules candidates pour accélérer la cicatrisation de plaies. A terme, cela permettra l’introduction en clinique de nouvelles stratégies pour les plaies étendues et/ou à cicatrisation trop lente, par exemple chez les diabétiques.

Procédures

Des biopsies de peau (plaies circulaires de petite taille) seront réalisées sur des rats ou souris diabétiques et potentiellement non diabétiques anesthésiées avec analgésie (anesthésie d’une heure environ, une fois dans l’étude), à l’emporte-pièce, puis des anneaux de caoutchouc ou silicone seront fixés autour de la plaie (colle chirurgicale et sutures), et les plaies seront protégées par des pansements. Si les sutures d’un anneau venaient à se rompre, elles seraient reprises sous anesthésie générale (anesthésie d’environ une heure). Suite à cela, les animaux devront être hébergés individuellement, dans des cages à parois transparentes leur permettant de voir leurs congénères. Les études dureront au maximum 15 semaines et la cicatrisation des plaies sera suivie. Les animaux pourront recevoir des traitements pour vérifier l’effet de ces traitements sur la cicatrisation. Les traitements douloureux seront réalisés avec une analgésie préalable et sous anesthésie (une heure d’anesthésie environ). Les traitements stressants seront réalisés sous anesthésie (une heure environ). Les traitements peu stressants seront réalisés vigile (5 minutes environ). Les traitements seront réalisés au maximum 3 fois par jour sur toute la durée de l’étude (maximum 15 semaines). Les animaux seront pesés au minimum 2 fois par semaine (manipulation d’un quart d’heure), manipulés pour observer les plaies tous les jours (manipulation d’un quart d’heure), et anesthésiés pour photographier les plaies au moins 2 fois par semaine (anesthésie une heure). Des prélèvements sanguins et urinaires pourront être réalisés durant l’étude si besoin de mesurer le taux de produit circulant ou d’autres biomarqueurs pertinents. Les prélèvements peu stressants seront réalisés vigile (10 minutes environ) et les prélèvements stressants seront sous anesthésie (1 heure environ). Au maximum, 3 prélèvements par jour seront réalisés. En fin d’étude, les animaux seront euthanasiés pour prélèvement de sang et de peau.

Impact sur les animaux

Des plaies seront induites chez les animaux, et celles-ci cicatriseront plus ou moins lentement selon les animaux (cicatrisation particulièrement lente chez les animaux diabétiques). Ces plaies induiront une douleur modérée et potentiellement une légère réduction de mobilité. Des traitements antalgiques seront mis en place si besoin, et de l’eau et de la nourriture gélifiée seront mises en place en fond de cage. Les signes d’infection seront suivis tout au long de l’étude (3-4 semaines) car ces plaies de longue durée pourraient avoir tendance à s’infecter. En cas d’utilisation d’animaux diabétiques, ceux-ci présenteront de facto un phénotype dommageable (diabète).

Devenir

Les animaux seront mis à mort afin de pouvoir procéder à la récupération des organes, de peau et de grands volumes de sang.

Remplacement

Toutes les molécules chimiques ou biologiques qui seront évaluées dans ce projet auront été si possible au préalable sélectionnées dans des tests in vitro afin de s’assurer de leur efficacité, de leur spécificité et de leur absence de toxicité. Elles auront aussi si possible été sélectionnées in vivo chez le rongeur sur leurs propriétés pharmacocinétiques (vérification de la compatibilité avec une efficacité dans la maladie visée). L’ensemble de ces données est souvent insuffisant pour prédire l’efficacité in vivo des molécules, car recréer in vitro une pathologie complexe est difficile, notamment lorsque différents types cellules et/ou tissus sont impliqués. L’efficacité réelle des meilleures molécules devra donc être évaluée chez le rongeur.

Réduction

Nous estimons qu’un nombre minimum de 8 animaux adultes par groupe sera nécessaire pour observer une réduction significative d’un seul paramètre d’intérêt (taille de la plaie). Ce nombre pourrait monter jusqu’à 12 pour une réduction significative sur plusieurs autres paramètres suite à un traitement (analyse histologique). Les effectifs minimums seront réévalués à l’issue des premières études afin de trouver le bon compromis entre réduction du nombre d’animaux et atteinte des seuils de significativité statistique.

Raffinement

Les animaux seront pesés au minimum 2 fois par semaine. En cas de perte de poids, ils seront réhydratés. En cas de suspicion de toxicité du composé chimique ou biologique administré, les traitements seront interrompus. La douleur est évaluée pour décider de la nécessité d’administrer un traitement antalgique et l’atteinte des points limites. Les expérimentateurs sont formés pour reconnaître ces signes. Les personnes en charge du bien-être et du soin des animaux veillent au respect des points limites. Un système d’alerte est mis en place pour statuer sur la mise à mort de l’animal. Si l’un des signes cliniques liés aux points limites est observé, l’animal est mis en observation. Si les signes persistent, une décision de suivi ou d’euthanasie devra être prise. Des points limites supplémentaires seront ajoutés en cas de détection d’effets non prévus constatés lors des premières études et/ou en cas de mise en place de méthodes plus raffinées d’évaluation de la souffrance des animaux. Les souris et rats diabétiques boivent beaucoup et urinent beaucoup, donc les cages et biberons seront donc changés tous les jours. Afin de pouvoir si possible limiter l’hébergement individuel, des essais d’habituation au pansement seront réalisés lors des études pilotes.

Choix des espèces

Les troubles de la cicatrisation chez les rats diabétiques et souris diabétiques des deux sexes sont bien documentés et s’apparentent à ceux observés chez les humains diabétiques. Des rats ou souris hétérozygotes pourront être utilisés comme contrôles de par leur proximité génétique mais leur absence de phénotype dommageable. Seuls des animaux sevrés seront utilisés (jeunes adultes et adultes, 6 semaines minimum). En effet, dans la bibliographie, les études de cicatrisation chez les animaux diabétiques sont réalisées sur des animaux adultes.

20 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des rats de souche ZSF1, sélectionnés pour développer une insuffisance cardiaque, sont anesthésiés deux heures pour recevoir un produit de contraste et une imagerie du cœur par ultrasons, avant d'être euthanasiés pour prélever le cœur. Le porteur décrit surtout un stress léger à l'introduction en chambre d'induction et situe les atteintes du côté de la pathologie développée par les animaux. Il affirme que la complexité du système vasculaire empêche de mettre au point cette méthode sans rats, et présente ce marqueur d'imagerie comme un futur outil clinique.

Objectifs

La circulation coronarienne est responsable de la perfusion du myocarde. Les modifications du débit coronarien ont des conséquences graves sur les performances du cœur, comme dans l’infarctus du myocarde. À ce jour, seules les grosses artères épicardiques de l’ordre du millimètre peuvent être visualisées in vivo chez l'homme et l’animal par les techniques d'angiographie telles que les rayons X, la tomodensitométrie ou l’IRM. Ces dernières années, nous avons démontré au laboratoire la faisabilité de la microscopie ultrasonore de localisation. Cette technique d’imagerie permet de visualiser en profondeur dans les organes les flux sanguins dans les micro-vaisseaux de quelques dizaines de microns de diamètre. Au-delà de la simple visualisation,d'autres nouvelles techniques échographiques de mesure des flux sanguins permettent de quantifier les vitesses de flux dans les vaisseaux, ce qui est crucial pour évaluer la fonction des micro-vaisseaux. Nous avons récemment amélioré cette technique pour faire de l’imagerie 3D, ce qui permet de visualiser et de quantifier les flux au niveau d'un organe entier tel que le cerveau et le cœur. Une première étude sur des rats témoins a démontré la faisabilité de la mesure des diamètres et des flux des vaisseaux de la microcirculation ainsi que leur réactivité au cours d’une vasodilatation. Nous voudrions maintenant mettre en évidence une différence de réactivité et d’anatomie de ces vaisseaux dans l’insuffisance cardiaque. Cette pathologie a touché 40 millions de personnes en 2015 dans le monde. La moitié des patients sont atteints d’une forme appelée insuffisance cardiaque à fraction d’éjection préservée (ICEP) très difficile à diagnostiquer. Cependant, des altérations de coronaires apparaissent très tôt et pourraient être un marqueur précoce de l’ICEP car Il est maintenant bien établi que la dysfonction de la microvascularisation coronarienne est un marqueur pronostique des altérations du muscle cardiaque. Nous utiliserons une souche de rats mutants ZFS1 obèses développant cette pathologie au cours de leur croissance. Avec ce modèle d’imagerie microscopique non invasif, nous pourrons mettre en évidence les effets précoces du développement de l’insuffisance cardiaque sur la microcirculation dans le cœur. Pour ce projet nous prévoyons d’utiliser 20 rats sur une durée de 5 ans. Il est important de noter que le projet s'inscrit dans la démarche des 3R.

Bénéfices attendus

Il est maintenant bien établi que la dysfonction de la microvascularisation coronarienne est un marqueur pronostique de l’insuffisance cardiaque. Nous pensons que cette technologie permettant l’exploration des flux myocardiques des petits vaisseaux de quelques dizaines de micron mettra en évidence des différences significatives chez les animaux insuffisants cardiaques. Ces données recueillies sur l’animal entier présentent un intérêt thérapeutique majeur qui pourront être utilisées en clinique dans le futur comme un marqueur précoce du développement de l’insuffisance cardiaque.

Procédures

Les interventions auront toutes lieu sous anesthésie générale pendant 2 heures. Pour chaque animal, Il y aura : - Injection intraveineuse de produit de contraste et d'adénosine ou de sérum physiologique. -Tonte de la peau au niveau de la cage thoracique. - Positionnement d'une sonde échographique en contact de la peau sur la cage thoracique. - Euthanasie à la fin de la procédure.

Impact sur les animaux

Au cours des expérimentations, une manipulation pour introduire le rat dans la chambre d’induction peut engendrer un léger stress de l’animal. Un soin particulier sera donné dans la surveillance des rats pendant leur hébergement notamment pour les rats développant une insuffisance cardiaque. A part cela, les opérations auront lieu sous anesthésie générale. Les prélèvements de coeur seront réalisés après euthanasie du rat.

Devenir

Tous les rats seront euthanasiés a la fin de la procédure. Un prélèvement de cœur sera effectué afin de réaliser une analyse quantitative du degré de l'insuffisance cardiaque de l'animal.

Remplacement

Cette étude a déjà été mise au point au cours de l’étude coronarographie 3D. La complexité du système vasculaire ne nous permettait pas de mettre au point cette méthode sans utiliser des rats. Dans cette étude des mécanismes de développement de l’insuffisance cardiaque nous sommes obligés d’utiliser des modèles qui sont très spécifiques. Seule L’application de cette méthode qui est nouvelle sur ce modèle nous permettra de découvrir les mécanismes du développement de la maladie.

Réduction

Nous allons réduire le nombre d’animaux nécessaires à la réalisation de cette étude dans la mesure où nous utiliserons les mêmes conditions expérimentales que l’étude « Coronarographie par ultrasons en trois dimensions ». Les conditions expérimentales sont parfaitement maîtrisées et nous n’aurons donc pas besoin d’animaux pour la mise au point. Pour cette étude, une comparaison entre deux groupes sera effectuée. Un groupe témoin composé de 10 rats sains et un groupe composé de 10 rats insuffisants cardiaques. Une deuxième comparaison sera effectuée entre les résultats avant et après ajout d’agents pharmacologiques sur le même animal.

Raffinement

Les animaux seront reçus au moins une semaine avant la procédure et seront manipulés régulièrement afin de les habituer et éviter le stress le jour de la procédure. Les animaux seront hébergés en groupe de 3 rats pour favoriser leurs comportements sociaux dans un environnement enrichi (tunnel en carton et bâton en bois) avec un accès illimité en eau et nourriture. Durant l’opération sous anesthésie générale, la température et les constantes de l’animal (température corporelle, fréquences respiratoire et cardiaque et saturation d’oxygène) seront contrôlés et toute anomalie conduirait à l’ajustement immédiat des paramètres de l’anesthésie, si les modifications n’amélioraient pas l’état de l’animal, la procédure serait arrêtée et l’animal serait euthanasié.

Choix des espèces

Les développements effectués sur les coronaires de rats dont la structure est élaborée et complexe pourront être utilisés de façon fiable sur les études futures chez l’homme. La souche de rats ZSF1 répond aux critères d’exploration de la méthode, il n’y aura pas de mise au point supplémentaire à effectuer. Des rats adultes seront utilisés afin de s’assurer que l’imagerie est faite sur des cœurs pleinement développés.

800 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une greffe de cellules de cancer du foie, par injection simple ou par chirurgie dans le foie, la rate ou la veine porte, puis des traitements testés et un suivi par imagerie sous anesthésie. Le porteur indique que le développement de la tumeur peut entraîner des effets délétères encadrés par des points limites, les animaux étant tués pour prélever organes et fluides. Il affirme qu'aucune méthode in vitro ou in silico n'évalue un médicament sur le cancer du foie et que l'animal reste un "passage obligatoire" avant l'humain.

Objectifs

Ce projet vise à évaluer l’efficacité thérapeutique de nouveaux médicaments dans des modèles murins pertinents de cancer du foie. Ces modèles devant être représentatifs des tumeurs humaines et permettre d’évaluer au mieux l’effet bénéfique de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Bénéfices attendus

A court terme, les bénéfices attendus sont de démontrer que les stratégies thérapeutiques testées sont actives dans un modèle expérimental et également d’évaluer ses éventuels effets secondaires avant son passage en phases cliniques. Ainsi, à long terme, les bénéfices attendus sont la découverte de nouveaux médicaments pour traiter les cancers hépatiques, une pathologie humaine touchant plus de 10 000 personnes par an en France.

Procédures

Les animaux recevront 1 greffe de cellules tumorales soit par voie peu invasive (sc, ip, iv - durée max 1 min) soit par chirurgie (injection dans le foie, la veine prote ou encore la rate - durée de la chirurgie estimé à 5-10 min). Dès lors, des essais de traitements seront menés Le schéma thérapeutique sera adapté en fonction de la nature du traitement testé. En cas de prélèvement de sang ceux-ci seront réalisés sous anesthésie et limités à 1 par semaine et à un volume

Impact sur les animaux

Le développement de la tumeur chez la souris pourra à terme être associé à des effets délétères. Dans ce contexte, la mise en place de points limites adaptés permettra de détecter ces signes au plus tôt et donc de garantir le bien-être animal. De même, l’utilisation de traitement novateur pour lesquels par définition nous ne connaissons pas tous les effets, pourront également induire des effets délétères. Encore une fois, la mise en place de points limites adaptés permettra de détecter les signes de mal être au plus tôt et donc de pouvoir agir rapidement et ainsi de garantir le bien-être animal. Les procédures chirurgicales d’implantation intrahépatique, intrasplénique et veine porte repose sur la mise en place de protocoles chirurgicaux incluant une analgésie maitrisée ainsi que d’un suivi post-opératoire adapté. L’impact négatif pour l’animal est réduit au maximum. Après récupération, les animaux sont maintenus en groupe sociaux pour améliorer leur bien-être et la qualité des données recueillies. L'ensemble des mesures décrites ci-dessus permet donc de réduire les contraintes potentielles pour l’animal à leur minimum.

Devenir

Euthanasie des animaux pour réaliser des prélèvements d’organe/ fluides corporels à un volume ne permettant pas la survie de l’animal Euthanasie des animaux suite aux effets indésirables provoqués le développement de la tumeur ou encore par le produit / modèle chez les animaux

Remplacement

Dans le cadre du développement de nouveaux médicaments, ce projet est réalisé chez la souris car il n’existe pas de méthode de substitution (in vitro ou in silico) pour évaluer les effets d’une nouvelle molécule sur le cancer du foie. De plus, avant toute administration à l’homme, l’animal constitue un passage obligatoire pour l’évaluation de l’efficacité, la toxicité et la pharmacocinétique d’une nouvelle thérapeutique. A ce jour, la souris est l’espèce qui est la plus adaptée à ce type de modèle d’étude.

Réduction

Un nombre minimal et suffisant d’animaux par groupe est utilisé afin d’analyser de façon rigoureuse et efficace les résultats des expériences et d’effectuer des analyses statistiques. Nombre d’animaux minimal et suffisant par groupe pour réaliser une analyse statistique : 6 à 10 / par groupe en fonction de l’effet thérapeutique attendu.

Raffinement

Dans ce projet, le raffinement sera obtenu par : • la mise au point de procédures rigoureuses, • la formation du personnel, • un suivi quotidien de l’état de santé des animaux, • Le suivi des signes cliniques et la détermination des points limites, • Le recours aux procédures d’euthanasie dès que nécessaire, • Un protocole analgésique adapté pour la chirurgie et la période post-opératoire et un suivi post-opératoire de l’état de santé des animaux avec des soins et un enrichissement adaptés afin de permettre une bonne récupération des animaux, • La réduction du volume sanguin prélevé grâce à l’amélioration de la sensibilité des méthodes d’analyse,

Choix des espèces

La souris est l'une des espèces animales les plus pertinentes et les plus couramment utilisées notamment pour évaluer l’efficacité de traitements anti-tumoraux, de par leurs facilités d’entretien, de stabulation, de manipulation, et leurs similitudes physiologiques avec l’espèce humaine. Animaux adultes. Ce projet n’a pas pour objectif d’étudier les effets du produit sur l’animal à d’autres stades de développement .

100 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal reçoit une fenêtre d'observation implantée dans le crâne sous anesthésie, puis jusqu'à neuf séances d'habituation à la contention et cinq à sept séances d'imagerie maintenues de une à trois heures, pour former une quinzaine d'étudiants par an à la technique. Le porteur revendique qu'il n'existe pas d'alternative non animale et qu'il est "essentiel" que la formation implique des animaux vivants. Les bénéfices évoqués contre les pertes sensorielles restent lointains, l'objet réel du projet étant l'apprentissage d'un outil d'imagerie.

Objectifs

Le but général du projet est d’entrainer annuellement une quinzaine d’étudiants, sous supervision d’un spécialiste, à mesurer de manière extensive et précise les représentations sensorielles de stimuli complexes dans le cerveau de souris vigiles. Ces mesures extensives sont rendues possibles par l’utilisation de techniques d’imagerie à haute densité permettant l’enregistrement simultané de plus de 1000 neurones par expérience. La formation d’étudiants dans ce domaine permettra la généralisation de cette méthodologie qui permet d’obtenir beaucoup plus de données cruciales pour la compréhension des circuits neuronaux du cerveau pour un nombre réduit d’animaux utilisées. Dans ce projet, nous mettons en place une procédure expérimentale permettant aux étudiants, sous la supervision d’un spécialiste de prendre en main les instruments nécessaires à la réalisation de l’expérience en situation réelle.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra l’acquisition par une quinzaine d’étudiant annuellement d’une méthode qui représente une nouveauté technologique pour l’observation de l’activité cérébrale à la résolution neuronale. Le développement de cette méthode permettra de progresser dans la compréhension des mécanismes de la perception sensorielle et ainsi de pouvoir développer de nouvelles approches thérapeutiques dans le domaine des pertes sensorielles.

Procédures

Les animaux sont soumis à 1 chirurgie d’implantation d’une fenêtre d’observation permanente sous anesthésie et analgésie puis à 9 séances maximum d’habituation à la contention (0.5 à 3h par séance). Enfin 5 à 7 séances d’imagerie en contention de 1 à 3 heures sont réalisés.

Impact sur les animaux

Ce projet inclut une préparation chirurgicale des souris occasionnant des douleurs et un inconfort modéré dans la période de récupération de 2 jours. Par la suite les souris sont habituées à la contention ce qui entraine un stress et un inconfort qui s’amenuisent après 3 jours d’habituation.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni replacés, ni adoptés.

Remplacement

Il n’existe pas d’alternative non animale pour accéder à l’activité de milliers de neurones opérant le traitement de l’information sensorielle. Dans ce projet l’utilisation d’animaux est nécessaire pour permettre aux étudiants d’apprendre la méthodologie d’imagerie et la manipulation de l’équipement en conditions réelles. Cela permet d’éviter par la suite de nombreuses erreurs qui peuvent se faire parfois au détriment du bien-être animal. Il est donc essentiel que la formation à cette méthode implique des animaux vivants.

Réduction

Grâce à l’utilisation des méthodes d’imagerie optiques modernes permettant d’enregistrer plus de 1000 neurones en parallèle, le nombre d’animaux utilisés est minimisé par la possibilité de répéter le protocole de mesure sur plusieurs jours voire plusieurs semaines avec le même animal pour maximiser la taille de l’échantillon de neurones collecté sur chaque animal, et ainsi atteindre des échantillons de plusieurs milliers de neurones, permettant une précision statistique jamais atteinte. Il est donc important de développer ces techniques pour améliorer la réduction des nombres d’animaux utilisés en neuroscience. 20 animaux sont nécessaires par ans pour obtenir les dix animaux nécessaires pour le cours (4 à 5 animaux utilisés par jours et repos de 2 jour) en comptant 50% d’animaux non utilisables du fait d’aléas expérimentaux, soit 100 animaux par an.

Raffinement

La procédure expérimentale de ce projet implique une antalgie et des temps de repos appropriés pour minimiser la souffrance, un suivi quotidien des animaux, et la définition de points limites précis basés sur des indicateurs de poids, (toute perte de poids >20% est un point limite), d’aspect général et de comportement, entrainant l’arrêt de l’expérience ou la mise à mort s’il n’est pas possible de pallier immédiatement la souffrance de l’animal.

Choix des espèces

Nous avons choisi la souris comme modèle animal en raison de l’ensemble des outils génétiques (souris transgéniques, injections virales AAV) qui sont bien établies chez cet animal, et qui permettent d’une part de manipuler différents éléments du système nerveux de manière ciblée, d’autre part de garantir une expression large et stable de certaines protéines, comme des senseurs calciques fluorescents ou des opsines (par ex. channelrhodopsin). Dans ce projet nous utiliserons les lignées GAD2-Cre, AI14D-TDT et leur croisement qui permet le marquage spécifique des interneurones dans le cortex. Pour toutes les expériences, nous utiliserons des souris adultes (de 3 à 6 mois) afin d’étudier la perception sensorielle dans un système nerveux mature.

212 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent une instillation de plutonium dans la trachée sous anesthésie, provoquant une irradiation pulmonaire chronique, puis des traitements par inhalation, injection ou gavage et des séjours en cage métabolique, pour tester des associations destinées à éliminer le radioélément. Le porteur indique que des signes précurseurs de fibrose devraient apparaître et que les animaux sont tués après six semaines ou trois mois pour prélever leurs organes. Il justifie le recours à un "organisme entier" par la biocinétique complexe du plutonium, difficile à reproduire in vitro.

Objectifs

L’objectif de ce projet de recherche est d’améliorer la prise en charge thérapeutique suite à une contamination interne avec du plutonium (Pu). Ces situations peuvent se rencontrer dans les domaines civil et militaire (travailleur du nucléaire, accident, acte de malveillance etc.). Les traitements utilisés actuellement consistent à favoriser l’élimination du radioélément (décorporation) avec une molécule capable de le piéger (chélateur), tel que l’acide diéthylène triamine penta acétique (DTPA) dans le cas du plutonium. Cependant, ce traitement a une efficacité limitée sur les formes peu solubles de plutonium et son effet sur les conséquences biologiques induites à long terme par la contamination n’a pas été étudié à ce jour. Notre approche innovante consistera donc à combiner ce traitement de référence avec des molécules possédant des mécanismes d’action complémentaires afin de favoriser l’élimination du plutonium et de limiter ses effets biologiques. Deux molécules candidates ont été retenues pour ce projet : un anti-inflammatoire, qui devrait permettre de limiter l’inflammation résultant de la contamination et les pathologies associées (fibrose pulmonaire notamment) et un mucolytique, qui devrait favoriser l’élimination du plutonium en fluidifiant les sécrétions bronchiques qui seront éliminées par la toux. L’association de ces molécules avec le DTPA permettra, en cas de libération de Pu à partir des lésions inflammatoires par exemple, de favoriser son élimination sous forme de complexe Pu-DTPA et d’empêcher sa fixation à d’autres organes. Des expériences préliminaires prometteuses avec ces associations thérapeutiques ont été réalisées sur des modèles cellulaires in vitro. Dans ce projet, nous étudierons l’influence de ces associations thérapeutiques sur la biodistribution du plutonium dans l’organisme et sur les effets biologiques induits, tels que l’apparition de fibroses pulmonaires dans le cas de contaminations pulmonaires.

Bénéfices attendus

Le bénéfice attendu suite à ce projet porte sur l’amélioration de la prise en charge thérapeutique en cas de contamination pulmonaire par du plutonium. Cette nouvelle stratégie thérapeutique aura pour objectif de limiter les conséquences biologiques de la contamination à moyen et long terme, au premier rang desquelles l’apparition de fibroses pulmonaires. Les résultats obtenus pourront, à terme, contribuer à l’élaboration de nouvelles recommandations thérapeutiques.

Procédures

Les animaux seront contaminés, sous anesthésie, par une instillation intra-trachéale unique (durée maximale 5 secondes). Les traitements seront délivrés par inhalation (bi-hebdomadaire, durée 15 minutes) et/ou injection (hebdomadaire, durée maximale 5 secondes) et/ou gavage gastrique (administration unique après la contamination, durée maximale 10 secondes) après induction d’une anesthésie générale puis per os (dans l’eau de boisson) durant 6 semaines ou 3 mois.

Impact sur les animaux

Les séjours en cage à métabolisme, d’une durée de 1 à 5 jours maximum, génèreront du stress et de l’inconfort pour les animaux. Les cages à métabolisme sont des hébergements individuels permettant le recueil des excrétas (urines et selles) des animaux en vue d’analyses futures (mesures de la radioactivité par exemple). Les animaux sont placés sur des grilles sous lesquelles un système de séparation et de collecte des excrétas est installé. Ces effets indésirables seront temporaires et disparaitront lors du retour des animaux en hébergement classique. Le plutonium possède une toxicité radiologique, mais pas de toxicité chimique. Il induira une irradiation pulmonaire chronique durant 3 mois au maximum. Ce délai est trop court pour donner lieu à l’apparition de pathologies cancéreuses ou des fibroses pulmonaires déclarées. Des signes biologiques précurseurs devraient néanmoins être observés (lésions préfibrotiques, sécrétion de certaines cytokines, accumulation de collagène, etc.).

Devenir

Tous les animaux utilisés pour ce projet seront euthanasiés 6 semaines ou 3 mois après la contamination afin de prélever différents organes et tissus. Ces prélèvements seront nécessaires pour étudier la biodistribution du plutonium dans l’organisme et l’apparition de phénomènes inflammatoires ou fibrotiques en présence des différents traitements.

Remplacement

La contamination interne par des radioéléments résulte principalement d’une exposition accidentelle par inhalation ou via une blessure. Cette contamination interne implique un passage à travers plusieurs barrières physiologiques indicatives d’un système complexe et intégré. Les approches de décorporation doivent agir à la fois localement (au niveau du site d’entrée) et de façon globale dans l’organisme afin de diminuer la rétention des radioéléments dans les organes cibles (foie et os notamment), et de faciliter leur élimination par les voies naturelles. En raison de la biocinétique complexe des radioéléments dans l’organisme, l’évaluation de l’efficacité des traitements ne peut se limiter à étudier leurs effets sur un type cellulaire particulier ou sur un modèle in vitro non intégré. De même, les anti-inflammatoires sont des molécules agissant sur plusieurs cibles et les mucolytiques fluidifient les sécrétions bronchiques qui seront éliminées par la toux, phénomène qui ne peut être obtenu sur des modèles in vitro. Ce projet nécessite donc de travailler sur un organisme entier (in vivo). Des expériences préliminaires à ce projet ont par ailleurs été menées in vitro afin de confirmer la pertinence des traitements envisagés en amont du recours à l’expérimentation animale.

Réduction

La stratégie adoptée s’appuie sur les données du laboratoire. L’expérience suggère que des groupes de 5 à 7 animaux sont suffisants pour démontrer une efficacité thérapeutique du DTPA ou d’autres traitements par voie veineuse, par voie pulmonaire ou par voie orale chez le rat après analyse statistique. Un effectif de 6 animaux par groupe a donc été retenu pour la conduite de notre projet. Pour des raisons réglementaires inhérentes au travail en installation nucléaire il n’est pas possible de réaliser une campagne de contamination sur plus de 30 animaux simultanément. Ces contraintes justifient la conduite de plusieurs campagnes de contamination. Par ailleurs, en raison de la variabilité inhérente à la préparation des solutions de plutonium et à la contamination, chaque campagne devra inclure un groupe contrôle contaminé non traité ainsi que les traitements simples avec une seule molécule (6 animaux par groupe). L’analyse statistique comparera chaque groupe traité au groupe non traité et au groupe traité avec une seule molécule (dans le cas des associations de traitements) au sein d’une même campagne.

Raffinement

Après contamination les animaux sont hébergés individuellement dans des cages à métabolisme (5 jours maximum) en plastique transparent à travers desquelles les rats peuvent se voir les uns les autres, s’entendre et se sentir. Un enrichissement de type jouet à ronger est ajouté dans les cages à métabolisme. Par la suite, les animaux sont hébergés en groupe (3 animaux par cage) avec des enrichissements matériels et nutritionnels (tunnel ou boule en plastique, bâtonnets en bois, papier, grosse croquette etc..). La contamination et le gavage des animaux seront réalisés après induction d’une anesthésie générale afin de limiter le stress et l’inconfort lié à ces actes. Les animaux seront observés quotidiennement et pesés 2 fois par semaine minimum (ou plus si besoin pour expérimentation ou surveillance accrue). Mise en place de points limites identifiés pour ce projet et l’utilisation d’analgésique pour soulager l’animal en cas de souffrance. Une vigilance particulière sera également portée à l’apparition de potentiels symptômes respiratoires (dyspnées, essoufflements, éternuements et toux), une réponse inflammatoire pulmonaire pouvant faire suite à la contamination.

Choix des espèces

Le rat est l'espèce animale retenue pour nos études du fait de la richesse des données issues de la littérature sur la contamination par les radioéléments de la même famille que le plutonium, d'un point de vue de la biocinétique et des tests de traitements de décorporation des radioéléments. En effet, le rat est un modèle pertinent pour la contamination interne pulmonaire : sa taille, supérieure à celle de la souris, permet de réaliser des prélèvements biologiques suffisamment conséquents pour obtenir des niveaux de radioactivité mesurables et des informations exploitables sur un certain nombre de paramètres biologiques. De plus, de nombreuses données historiques obtenues sur cette espèce sont disponibles. Les animaux utilisés dans le cadre de ce projet seront âgés de 4 à 6 semaines au moment de la réception car les risques de contamination interne avec des radioéléments concernent principalement les travailleurs jeunes adultes et adultes). Les rats présenteront initialement des poids allant de 150 à 200 g, de façon à faciliter leur hébergement en groupe et leur assurer un meilleur confort lors du séjour en cage à métabolisme.

410 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une greffe de cellules de neuroblastome qui provoque des métastases au foie, puis des injections d'anticorps et des prélèvements sanguins, pour mettre au point un modèle destiné à tester de futurs traitements de cancers pédiatriques. Le porteur indique que les animaux non traités développent des effets liés à la croissance des tumeurs, et que toutes les souris sont tuées pour prélever le foie. Il présente ce modèle comme "indispensable et non substituable", un test in vitro existant ne reproduisant pas le système immunitaire entier.

Objectifs

L’objectif de ce projet est de mettre au point un modèle animal permettant de tester dans l’avenir des anticorps thérapeutique anti- O-Acétyl GD2. Cette possibilité de combiner les anticorps ou d’utiliser des anticorps bispécifiques (qui seront utilisés suite à cette optimisation de modèle) ouvre la voie à de nouveaux traitements permettant une réponse thérapeutique et des rémissions plus importantes chez les patients. Dans ce modèle, les animaux reçoivent une greffe d’une lignée de neuroblastome murin par voie intraveineuse ce qui conduit à obtenir des métastases hépatiques (tumeur) et sont ensuite traités avec les anticorps thérapeutiques. Ainsi dans ce projet, nous testerons différentes voies et le nombre d’administrations de nos anticorps permettant ainsi de limiter le stress des animaux et par conséquent de diminuer les variations expérimentales induites, tout en conservant l’efficacité du traitement.

Bénéfices attendus

Le bénéfice à court terme de ce projet est d’améliorer le modèle sur lequel nous avons démontré l’efficacité de nos anticorps, de façon à limiter le stress des animaux pour une meilleure reproductibilité des résultats et une meilleure comparaison des traitements pour nos futurs projets. Sur le long terme, nous utiliserons ce modèle (via d’autres demandes d’autorisation de projet) pour tester de nouveaux traitements et démontrer leur efficacité. Ces nouvelles biothérapies (anticorps bispécifiques ou combinaison d’anticorps) sont plus efficaces en termes de réponse thérapeutique et plus respectueuses de la qualité de vie.

Procédures

Pesée des animaux (10 pesées, 1 minute maximum chacune, soit 10 minutes au total). Injection des traitements (7 injections maximum, 3 minutes maximum chacune, soit 21 minutes au total). Prélévement de sang (4 prélèvements maximum, 2 minutes maximum chacune, soit 8 minutes au total).

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont : premièrement le stress et la douleur liée à la manipulation (traitements, prélèvements de sang et pesées) et la contention des souris lors de l’administration des traitements (injections intraveineuse et intrapéritonéale). Deuxièmement, l’injection de cellules tumorales conduit à la formation de métastases hépatiques, et des effets indésirables peuvent apparaître chez les animaux en fin d’expérimentation notamment sur les groupes témoins non traités avec des anticorps (au fur et à mesure de la croissance des tumeurs métastatiques). Ces effets indésirables sont pris en compte dans l’annexe 1 attachée à cette demande de projet.

Devenir

Les animaux sont euthanasiés afin de permettre la réalisation de prélèvements des foies pour évaluer l’efficacité thérapeutique des anticorps.

Remplacement

Il existe à ce jour un test in vitro nommé ADCC (Test de cytotoxicité à méditation cellulaire) qui permet de contrôler que l’anticorps peut reconnaitre et lier la cellule cible à la cellule effectrice. Nous avons réalisé ces tests sur l’anticorps notifié dans cette saisine et les résultats se sont avérés probants. Cependant, ce test est loin de remplacer le système immunitaire dans son ensemble. Les immunothérapies impliquent le système immunitaire de l’hôte. Cette étude donc nécessite impérativement un tissu tumoral en place dans un système physiologique et pharmacodynamique et comprenant un réseau vasculaire capable de se remodeler à partir de toute cellule de l’organisme. Le modèle animal reste indispensable et non substituable pour de telles études et donc un passage obligé avant de pouvoir commencer les études chez les patients.

Réduction

Dans ce projet, nos effectifs sont determinés et nos résultats analysés avec des tests statistiques adaptés.

Raffinement

Nous assurerons une surveillance quotidienne des animaux par l’expérimentateur (en plus de celle réalisée quotidiennement par le personnel animalier) et nous fixerons des points limites qui conduiront à la mise à mort des animaux dès leur apparition. Nous assurerons aux souris un hébergement de qualité avec 5 souris par cage enrichie (frisotis). Concernant les injections (cellules tumorales ou traitements), une application de crème anesthesiante sera effectuée sur le site d’injection quelques minutes avant injection.

Choix des espèces

La souris est un modèle de référence. Grâce à beaucoup d’études, de nombreux outils cellulaires et moléculaires ont été développés. Chez la souris, la distribution de l’antigène ciblé, l’O-Acétyl GD2 est semblable à celle décrite chez l’Homme : absence d’expression dans les tissus sains et surexpression dans les cancers chez la souris De plus, nous utilisons un modèle de souris sur lequel notre équipe a déjà évalué des traitements à base d’anticorps et pour lequel nous connaissons bien le développement. Les animaux sont âgés de 8 semaines, soit un poids approximatif de 20g au début des expérimentations, ce qui est idéal pour la bonne réalisation des injections intraveineuses (veines caudales bien visibles et suffisamment grosses). De plus, ce choix s’inscrit dans la continuité des études précédentes pour lesquelles des souris de 8 semaines avaient également été utilisées dans des traitements similaires avec d’autres anticorps

140 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des souris transgéniques reçoivent pendant 6 à 12 mois une alimentation enrichie d'un mélange de six pesticides, avec suivi de la glycémie, séjours en cage métabolique, tests de tolérance au glucose et à l'insuline par injection puis prélèvements sanguins répétés, pour explorer un lien entre pesticides, maladie de Parkinson et diabète. Seuls des mâles sont exposés, et les animaux sont tués pour prélever cerveau, pancréas et autres organes. Le porteur affirme que ces liens n'ont "jamais été explorés" et écarte les modèles cellulaires ou invertébrés comme inadaptés à sa question.

Objectifs

Notre projet vise à apporter des connaissances sur les liens potentiels qui n’ont jamais été explorés à notre connaissance entre exposition alimentaire à des pesticides et des maladies humaines chroniques fréquentes, les maladies de Parkinson (MP) et le diabète, à l’aide d’un modèle « humanisé » développant une maladie neurodégénérative caractérisée par l'accumulation anormale d'agrégats de la protéine alpha-synucléine dans le cerveau. Ce projet s’inscrit dans un contexte ou certaines données épidémiologiques suggèrent que le diabète serait associé à un risque accru de maladie de Parkinson. Par ailleurs, plusieurs méta-analyses confirment le lien entre exposition professionnelle aux pesticides et MP. Dans ces conditions, notre projet envisage l’évaluation de la toxicité d’un mélange de 6 pesticides à des doses individuelles supposées ne pas exercer d’effets sur la santé chez l’homme mais rapportées pour induire en mélange un surpoids et/ou un diabète chez des souris non transgéniques. En utilisant ce mélange, nous étudierons alors le lien entre les perturbations métaboliques observées et les mécanismes qui sous-tendent le développement de la MP dans un modèle de souris transgéniques.

Bénéfices attendus

Le projet vise à apporter des éléments de connaissance concernant le rôle de l’exposition quotidienne à de faibles doses de pesticides en mélange via l’alimentation dans l’incidence des maladies neurodégénératives associées à la protéine alpha-synucléine (comme la maladie de Parkinson) et du diabète. Par ailleurs, ce projet doit permettre d'investiguer le lien entre le diabète et la maladie de Parkinson.

Procédures

Premièrement, 40 souris (10 par lot) feront l'objet d’un suivi périodique de la glycémie sur 6 mois (semaine 9, 17, et 24). Après une période de jeûne de 4-6h des prélèvements de sang seront effectués pour la lecture de la glycémie avec un glucomètre (3 minutes par animal). Deuxièmement, 40 souris (10 par lot) feront l’objet de prélèvements urinaires et d’un suivi des paramètres métaboliques (glycémie et test de tolérance au glucose) sur 12 mois. Les animaux seront mis individuellement dans des cages métaboliques pour récupérer les urines sur une période de 24h (semaine -1, 6, 27 et 52). Pour le suivi périodique de la glycémie, les modalités du point 1 seront appliquées en semaine 9, 24, 29 et 42. Enfin, Pour les tests de tolérance au glucose (semaine 16, 36, et 48) après une période de jeûne de 4-6h, une injection intrapéritonéale d’une solution saline de D-Glucose stérile sera réalisée. Huit prélèvements de sang seront effectués, pour la lecture de la glycémie avec un glucomètre sur une période de 2h30min. Par ailleurs, deux prélèvements sanguins supplémentaires seront réalisés pour un dosage ultérieur de l’insuline plasmatique qui sera mesurée 30 min avant et 15 minutes après l’injection du DGlucose. Troisièmement 20 souris (5 par lot) feront l’objet de tests fonctionnels et d’un suivi des paramètres métaboliques selon les mêmes modalités que le point 2 (glycémie et test de tolérance au glucose) sur 12 mois. Les tests fonctionnels (semaine 0/1, 12/13, 25/26, 38/39 et 51/52) seront réalisés afin d’évaluer les conséquences fonctionnelles de l’exposition aux pesticides, en comparaison avec le vieillissement normal. Lors de chaque test, les animaux seront évalués pendant 7 minutes. Quatrièmement 40 souris (10 par lot) feront l’objet de tests fonctionnels (selon les mêmes modalités que le point 3) et d’un suivi des paramètres métaboliques (glycémie et test de tolérance à l’insuline) sur 12 mois. Pour le suivi périodique de la glycémie, les modalités du point 1 seront appliquées en semaine 9, 24, 29 et 42. Enfin pour les tests de tolérance à l'insuline intrapéritonéal (semaine 15, 35 et 47) les souris seront mises à jeun pendant 4-6h puis une injection intrapéritonéale d’une solution d'insuline (0,75U insuline/kg de poids corporel) sera réalisée. Huit prélèvements de sang seront effectués pour la lecture de la glycémie avec un glucomètre sur une période de 2h30min.

Impact sur les animaux

L'administration d'aliment enrichi avec le mélange de 6 pesticides a déjà été réalisée chez la souris sans complication observée pour elles-mêmes. Le taux de mortalité lié à ce régime est nul. Les suivis envisagés sont couramment utilisés et n'induisent pas d'effet indésirable particulier en dehors de la douleur ou du stress induit par l'acte lui-même. En cas de souffrance (blessure, absence de prise de poids ou perte de poids supérieure à 20%), les souris seront mises à mort. Concernant les animaux qui seront soumis à un ensemble de tests fonctionnels, la planification des tests est prévue afin de limiter le stress des animaux et garantir un niveau d’activité. En particulier, lors de chaque session, les tests seront étalés sur 2 semaines et aucun suivi des paramètres métaboliques ne sera réalisé durant la période de suivi des capacités motrices des souris.

Devenir

Les souris seront mises à mort à la fin de chaque procédure afin de procéder au prélèvement des organes nécessaires à l'exploitation des résultats : cerveau, pancréas, foie, moelle épinière, tissu adipeux, intestin, fèces, yeux et sang.

Remplacement

L'étude des liens entre la maladie de Parkinson et le diabète de type 2 en condition d'exposition chronique à un mélange de faibles doses de pesticides à l'aide de cellules, organoïdes, modèles numériques ou modèles animaux moins sensibles (invertébrés) constituerait des approches différentes qui ne pourraient pas répondre aux questions que nous souhaitons aborder. Par ailleurs, l'étude des mécanismes moléculaires au niveau pancréatique dans un modèle murin de synucléinopathie n’a jamais été réalisée, et encore moins dans des conditions d’exposition alimentaire à un mélange de pesticides à faibles doses, pertinente au regard de l’évaluation des risques de l’alimentation humaine.

Réduction

Les animaux exposés seront tous étudiés dans les différentes expériences (tests fonctionnels, suivi métabolique) et ils seront analysés avec les différentes techniques choisies. Les souris seront mises à mort après 6 mois ou 12 mois afin de mimer une exposition d'un consommateur humain durant 15 et 30 ans. Ces choix de durée d’exposition sont également motivés par les caractéristiques spécifiques de l’évolution de la neuropathologie dans la lignée M83 d’une part et par les données déjà publiées sur l’évolution des troubles métaboliques chez la souris conventionnelle d’autre part. La quantité d'animaux par groupe de 35 animaux/groupe est le nombre minimum d’animaux requis pour obtenir des résultats statistiquement interprétables et atteindre l’objectif scientifique du projet. Une fois les données relevées (comparaison de la masse des souris (en g), mesure de la glycémie, réponse au test de tolérance au glucose, réponse au test de tolérance à l’insuline, capacité motrice, étude des perturbations métaboliques et des mécanismes liés au développement de la MP) des tests statistiques sont prévus pour la comparaison des 2 groupes entre eux (exposé, non-exposé). En accord avec les récentes observations publiées, seules les souris mâles seront exposées de façon continue, à l’aliment enrichi (ou non) par le mélange de 6 pesticides pendant 12 ou 6 mois.

Raffinement

Les animaux seront suivis par le personnel qualifié de l'animalerie, avec une attention particulière pour le suivi métabolique des animaux (la mesure du poids, la quantité de nourriture ingérée, tests de tolérance au glucose intrapéritonéal, prise d'urine, mesure de la glycémie) et la mise en œuvre des tests fonctionnels. Les souris seront hébergées avec un environnement enrichi. Elles auront à leur disposition de la boisson et de la nourriture, des huttes, des feuilles de papier pour jouer et des baguettes de bois à ronger. Lors des études précédentes, la tolérance du régime était bonne, aucune sur-mortalité n'avait été enregistrée. En cas de mal être: blessure, poids trop faible (si la perte de poids est de plus de 20%), déshydratation, les animaux seront mis à mort.

Choix des espèces

La lignée de souris transgéniques (M83) exprimant l’alpha-synucléine humaine sera utilisée et exposée (ou non) au mélange de pesticides via l’alimentation, parallèlement aux souris Bl6/C3H, fond génétique de la lignée M83. Les travaux sont proposés à partir de la lignée de souris transgéniques M83 exprimant l’alpha-synucléine humaine mutée A53T. Ce modèle murin, dont l’agrégation protéique est facilitée par la mutation, permettra d’évaluer l’impact du mélange sur la neuropathologie. Nos résultats préliminaires montrent la présence très précoce d’alpha-synucléine phosphorylée en sérine 129 dans les ilots pancréatiques des souris transgéniques. Les souris seront exposées à l’aliment enrichi avec le mélange de 6 pesticides à partir de l’âge de 4 mois (stade adulte) pour nous conformer à la publication de référence.