Rongeurs
Effets d’un traitement par anticorps dans un modèle murin de cancer des voies biliaires : suivi longitudinal en imagerie nucléaire (EU 2/2)
- Recherche appliquée
- Cancers
- Recherche fondamentale
- Oncologie
440 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Greffées d'un cancer des voies biliaires, elles reçoivent des injections hebdomadaires de traitement pendant quatre semaines et des séances d'imagerie sous anesthésie, avec un développement tumoral pouvant entraîner nécrose et perte de poids. Le porteur met à mort les animaux après la dernière imagerie pour prélever la tumeur. Il affirme que la complexité du développement tumoral ne peut être étudiée sur cellules en culture et qu'il est "primordial" de tester l'anticorps sur des souris greffées de cellules humaines.
Objectifs
Les objectifs de ce projet sont de permettre une meilleure compréhension de la pathogenèse du cancer des voies biliaires et l’évaluation in vivo de l’efficacité d’un nouveau candidat médicament.
Bénéfices attendus
Réduction de la pousse tumorale avec le nouveau candidat medicament observée en imagerie l'aide de traceurs pertinents.
Procédures
Les souris recevront le traitement soit par injection au niveau de la paroi abdominale (éveillé, 4 injections, durée 20 secondes chacune) soit par voie intraveineuse (anesthésie , 4 injections, durée 1 minute) une fois par semaine pendant 4 semaines. Les souris seront soumises à séances d'imagerie (10 minutes chacune) à raison d'une par semaine pendant 4 semaines. Ces séances sont réalisées sous anesthésie.
Impact sur les animaux
Les nuisances susceptibles de survenir sont : - développement tumoral et apparition de nécrose tumorale - perte de poids de l'animal - hématome au niveau du site d'injection du radio-traceur qui disparait spontanément en 3 jours. - des nécroses au point d’injection du traitement au niveau de la paroi abdominale,
Devenir
A la fin de la procédure, c’est-à-dire après la dernière séance d’imagerie, les animaux seront mis à mort et la tumeur prélevée post mortem pour des études complémentaires (histologie, biochimie) qui viendront compléter les résultats obtenus in vivo.
Remplacement
Notre étude vise à montrer l'efficacité d'un anticorps dans le le carcinome hépatique. La complexité du développement tumoral (circulation sanguine, environnement tumoral) ne pouvant être étudié uniquement sur des cellules en culture, il est primordial de tester cet anticorps sur des modèles animaux greffés avec des cellules tumorales humaines.
Réduction
Le nombre d’animaux dans chaque groupe a été calculé afin d’inclure le minimum d’animaux pour pourvoir réaliser des tests statistiques sur les résultats obtenus. L’utilisation de l’imagerie lors d’études longitudinales permet de réduire drastiquement le nombre d’animaux lors des études. De plus, le prélèvement post mortem de la tumeur pour des études complémentaires permet de compléter les informations obtenues dans l’étude sans augmenter le nombre d’animaux. Un test statistique sera utilisé pour analyser les effets d’un nouveau traitement par anticorps sur la croissance tumorale entre les différents groupes d'animaux.
Raffinement
L’environnement des animaux est enrichi (tunnel, carré de coton déchiquetable pour maintenir une activité locomotrice), les animaux sont placés à plusieurs par cage pour respecter les interactions sociales. Les souris greffées auront un suivi quotidien réalisé par du personnel préalablement formé et à l’aide d’une grille d’observation adaptée afin d’éviter toute souffrance liée au développement des tumeurs et tous les moyens nécessaires seront mis en œuvre pour éviter tout stress ou douleurs lors des procédures. Les examens sont réalisées sous anesthésie gazeuse et lors des séances d'imagerie, les animaux sont placés dans une enceinte chauffée avec un suivi en direct de la fréquence respiratoire et de la température corporelle afin de déceler tout signe précoce de mal-être (hypothermie par exemple). Un gel ophtalmique ainsi qu’une injection sous-cutanée de sérum physiologique à température corporelle seront administrés à l’animal juste avant le début de la séance d’imagerie.
Choix des espèces
En raison de l'absence d'une partie de son système immunitaire, les cellules tumorales injectées à cette souche particulière de souris vont pouvoir se développer et former une tumeur. Les animaux seront greffés à un âge allant de 6 à 8 semaines, âge optimal pour la prise tumorale .
Role des cellules dendritiques dans les infections virales locales et systémiques
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système immunitaire
- Système respiratoire
5046 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance allant de léger à sévère, 860 d'entre elles en gravité sévère. Elles sont infectées par trois virus, un cytomégalovirus, un virus de la chorioméningite et un virus de la grippe, administrés par voie intrapéritonéale, intraveineuse ou nasale, pour étudier le rôle d'un type de cellule immunitaire dans la défense antivirale. Le porteur indique surveiller la perte de poids et euthanasier les souris atteignant un point limite. Il affirme que la mesure de la réponse immunitaire "nécessite" un organisme vivant et complet, et que la souris est le modèle "le mieux approprié" du fait de sa génétique.
Objectifs
Le système immunitaire protège l’hôte contre les infections microbiennes. Les cellules dendritiques (DC) appartiennent au système immunitaire et agissent comme sentinelles du système immunitaire Lorsqu’un pathogène est détecté, elles transmettent des signaux qui initient et orchestrent les réponses immunitaires. Les DC se divisent en conventionnelles (cDC) et plasmacytoïdes (pDC). Les cDC agissent principalement comme présentatrices d’antigènes aux lymphocytes T, qui à leur tour contrôlent l’infection et génèrent des cellules ayant mémoire du pathogène. Les pDC sont la principale source de molécules, dites Interférons (IFN), produites au cours des infections virales. Presque toutes les cellules du corps répondent aux IFN en produisant des molécules capables de bloquer les différentes phases du cycle virale (immunité intrinsèque). De plus, la réponse aux IFN est indispensable pour activer les cellules des systèmes immunitaires inné et adaptatif. Les pDC sont ainsi considérées clef dans l’immunité antivirale. Notre hypothèse est que les pDC exercent des fonctions différentes selon le type de virus et/ou d’infection qu’il engendre. Après infection, la réplication du virus peut rester limitée à l’organe d’entrée (infection locale) ou s’étendre à tout l’organisme (infection systémique). Généralement, les virus sont éliminés par l’hôte, mais, parfois, ils persistent sous forme latente ou génèrent une infection chronique. Notre objectif principal est de déterminer quelles fonctions exercent les pDC dans ces différents types d’infection. Nous étudierons la localisation et l’état d’activation des pDC présentes dans les tissus infectés dans les souris pDC-Tomato, qui permettent d’identifier spécifiquement les pDC par fluorescence. Ensuite, nous évaluerons l’impact de la perte des pDC au cours de l’infection en utilisant les souris pDC-less, qui ont un déficit sélectif en pDC. Nous infecterons nos modèles murins avec les trois virus suivants: le cytomégalovirus murin (MCMV), le virus de la chorioméningite lymphocytaire (LCMV) et la souche A du virus de la grippe (IAV). IAV induit une infection locale restreinte au système respiratoire, alors que MCMV et le LCMV induisent des infections systémiques. Le MCMV persiste dans l’hôte, mais sous forme latente. En revanche, LCMV est éliminé par l’hôte, sauf dans le cas de certaines souches qui établissent des infections chroniques.
Bénéfices attendus
Nos travaux vont certainement contribuer à accroitre nos connaissances concernant les fonctions des pDC dans l’immunité anti-virale. L’identification des mécanismes moléculaires qui instruisent les différentes fonctions des pDC murines ouvriront des perspectives de nouveaux traitements pharmacologiques visant à inhiber ou promouvoir l’activation des pDC humaines selon les différents contextes pathologiques. Nous pourrons étendre nos études à l’homme car nous avons développé dans notre laboratoire des cultures de pDC humaines dérivées de précurseurs hématopoïétiques du sang de cordon. Nous pouvons ainsi étudier dans ces pDC les conséquences fonctionnelles de la perte d’expression d’un gène candidat grâce à des technologies d’ingénierie génétique. Nous déterminerons si les mécanismes moléculaires identifiés chez la souris sont conservés dans les pDC humaines et, si oui, quel est l’impact de leur inactivation.
Procédures
Les animaux ne seront pas soumis à des procédures chirurgicales. L'infection systémique par MCMV sera effectuée par voie intraperitoneales sur des souris vigiles. Cette infection dure une minute/souris. Les infections LCMV clone Armstrong et IAV seront effectuées par voie intranasale sur des animaux anesthésiés au préalable avec un mélange de kétamine/xylasine (injection intraperitonéale). L'infection par voie intranasale dure 1 minute/souris et les souris se réveillent 30 minutes après l'injection de l'anesthésie. L'infection LCMV clone 13 sera effectuée par voie intraveineuse sur des souris anesthésiées avec de l'isofluorane. L'infection par voie intraveineuse dure 1 minute/souris, le traitement par anesthesie dure 5 minutes/souris. Dans certaines expériences nous prélèverons le sérum des souris infectées. Cela sera effectué une seule fois par prélèvement retrorbitale et sur animaux anesthésiés avec isoflurane. L'anesthésie plus le prélèvement durent en totalité 5 minutes. Le volume de sang prélevé sera de maximum 200µl.
Impact sur les animaux
Nous surveillerons différents paramètres, comme la perte de poids, la douleur, le stress, l’inactivité, une mobilité réduite, ainsi que tout comportement anormal, induits dans toutes les procédures sévères de notre projet. Nous définirons une grille de score spécifique à chaque modèle d’infection et nous surveillerons quotidiennement les souris infectées. Lorsque les souris auront atteint un score correspondant à un point limite nous procéderons à l’euthanasie immédiate des souris souffrantes.
Devenir
Mise a mort de tous les animaux
Remplacement
Ce projet nécessite la mesure de différents paramètres de la réponse immunitaire au cours des différents modèles d’infections virales in vivo. Ainsi, l’intégration d’un système vivant et complet est indispensable. La physiopathologie de la souris est suffisamment proche de celle de l’homme pour que son étude nous permette d’accroître nos connaissances sur le fonctionnement du système immunitaire chez l’homme. Par ailleurs, la taille, la rapidité du cycle de reproduction et la génétique de la souris en font le modèle le mieux approprié pour les études envisagées pour lesquelles des animaux génétiquement modifiés sont nécessaires. Ainsi le modèle murin est un modèle de choix pour notre étude.
Réduction
Nous utiliserons 5046 souris pour mener à bien cette étude. Tous ces animaux seront sous fond génétique homogène C57BL/6J pour nous permettre de réduire le nombre d’animaux utilisés en évitant au maximum les variabilités interindividuelles des animaux sous fonds génétiques mixtes. Ainsi, chaque expérience devrait pouvoir être répétée indépendamment deux fois, avec 4-5 animaux par groupe, minimum requis pour s’assurer de la bonne reproductibilité des résultats.
Raffinement
Pour limiter le stress des animaux, les souris seront élevées dans des animaleries conventionnelles exemptes d'organisme pathogène spécifique (EOPS). La température, l’hygrométrie et la photopériode sont contrôlées et régulées. Un animal bénéficiera d’au moins 100 cm2 de surface. Les animaux seront gardés tant que possible en groupes sociaux stables formés d’individus compatibles. Ils disposeront de matériel pour confectionner des nids et des dômes protecteurs, notamment pour les animaux placés en hauteur car trop exposés à la lumière. Pour les animaux affaiblis, l’accès à la nourriture et à l’eau sera favorisé. Les points limites ont été définis dans chaque procédure et des grilles de score spécifiques à chaque modèle d'infection seront utilisées pour le suivi des souris infectées. Sur la base de ces points limites un système de scoring de la douleur sera scrupuleusement appliqué pour évaluer les signes de souffrance relatifs à l’expérimentation en cours, et les animaux atteignant les points limites définis seront immédiatement euthanasiés.
Choix des espèces
La physiopathologie de la souris est suffisamment proche de celle de l’homme pour que son étude nous permette d’accroître nos connaissances sur le fonctionnement du système immunitaire des 2 espèces. Nous avons maintenant formellement établi ce point en ce qui concerne l’étude des sous-populations de cellules dendritiques. Par ailleurs, la taille, la rapidité du cycle de reproduction et la génétique de la souris en font le modèle le mieux approprié pour les études envisagées pour lesquelles des animaux génétiquement modifiés sont nécessaires. Nous utiliserons des souris adultes dont le système immunitaire est mature. Elles auront entre 6 et 12 semaines. Dans le cas spécifique de chimères de moelle osseuse appellées « shield » nous utiliserons des souris agées de 4 semaines au moment de la reconstitution (voir procédure 1).
Caractérisation du modèle rat DMD Δ45
- Recherche appliquée
- Troubles musculosquelettiques
42 rats mâles vont être utilisés, tués à l'issue par inhalation de dioxyde de carbone, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Porteurs d'une mutation reproduisant la dystrophie musculaire de Duchenne, ils subissent une série de tests fonctionnels, dont champ ouvert, labyrinthe en Y, test d'agrippement, échocardiographie, exercice forcé sur tapis roulant et électromyographie, ainsi que des prélèvements sanguins. Le porteur indique une perte de poids légère et un niveau de stress plus élevé chez ces rats, sans souffrance liée au phénotype selon lui. Il affirme que la thérapie génique ne peut être évaluée que dans un organisme vivant, ce modèle reproduisant selon lui la maladie plus fidèlement que la souris mdx.
Objectifs
Ce projet correspond à des recherches translationnelles qui rentrent dans le domaine « prévention, prophylaxie, diagnostic, traitement de maladies chez l’homme, l’animal ou la plante ». En effet, les dystrophies musculaires sont des pathologies invalidantes, dont une faiblesse musculaire, et sans traitement curatif à ce jour. Le modèle en question est un modèle rat de la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD), portant la grande délétion la plus commune dans le génome des patients DMD. Ce modèle sert à mieux comprendre la pathologie, en suivant sa mise en place et son évolution, ainsi que pour l'évaluation des thérapies pour la DMD.
Bénéfices attendus
La création et la caractérisation d’un modèle de rat portant la grande délétion la plus fréquente chez la population de patients DMD permettra d’avoir une meilleure compréhension du déroulement de la pathologie et des méchanismes impliqués dans la maladie. Une compréhension des mécanismes d’évolution de la maladie est nécessaire pour différentes voies de suivi clinique et traitement de la maladie. Une étude approfondie du modèle peut servir à la détermination de biomarqueurs efficaces pour un diagnostic rapide et un suivi convenable de la maladie. Le modèle joue un rôle important dans la découverte et compréhension de plusieurs voies impliquées dans la mise en place et la progression de la maladie, ce qui est nécessaire pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques. Enfin, le modèle servira pour tester des approches thérapeutiques développées par le laboratoire Généthon pour modifier le génome autour de l’exon délété ou dans le hotspot 45-55 afin de traiter de façon permanente la maladie de Duchenne.
Procédures
Nous allons réalisé les tests d'exploration fonctionnelle suivants à 3-4 et 9-10 mois d'age environ, sur 2 cohortes indépendantes, chacun des tests étant réalisés une seule fois: test du champ ouvert pour évaluer l'activité locomotrice et la réaction dans un nouvel environnement (30 minutes); test du labyrinthe en Y pour évaluer la fonction cognitive (8 minutes); test d'agrippement pour évaluer la force musculaire (2 minutes); échocardiographie/ECG pour évaluer la morphologie et la fonction cardiaque, ainsi que l'activité électrique (10-15 minutes); exercice sur tapis roulant pour évaluer la performance à l'effort (20-45 minutes); électromyographie permettant la mesure neurophysiologique de la fonction motrice et sensorielle (20 minutes); deux prélèvements sanguins pour analyser les biomarqueurs (2 minutes en cas de prélèvement à la veine temporale superficielle sans anesthésie; 4 minutes en cas de prélèvement par voie rétro-orbitale sous anesthésie); le suivi du poids des animaux (1X/semaine)
Impact sur les animaux
A l’âge de l’étude (3-4 mois et 9-10 mois environ) aucune observation indiquant la souffrance de l’animal à cause de son phénotype n’a été indiquée. Une légère perte de poids par rapport aux rats non atteints a été observée aux âges de l’étude, sans affecter leur activité. Les rats DMD présentent un niveau de stress plus élevé que les rats non atteints. Les animaux subiront des tests fonctionnels qui induiront une souffrance minimale, sans induire des blessures ou autres formes d’atteinte physique. Lors du test d'effort qui peut entrainer une fatigue de l'animal (musculaire et/ou cardiaque), les animaux seront surveillés toutes les 30 minutes durant les 2 heures suivant l'interruption du test. L'échographie se déroule quant à elle sous anesthésie pendant toute la durée du test. Les rats seront rasés et une crème dépilatoire hypoallergénique sera appliquée. Le rythme cardiaque et la respiration seront surveillés en continu tout au long de l'échographie. Si la fréquence cardiaque diminue ou si l'animal commence à mal respirer, le test sera arrêté et le rat sera mis dans une cage de réveil chauffée pour récupérer. Lors de l'EMG, si un animal commence à se réveiller au cours du test, l'expérience sera immédiatement stoppée. Si un animal présente des difficultés respiratoires, l'expérience sera également stoppée. Il y aura deux prises de sang prévues, l'une après l'échographie et l'autre après le test d'effort sur tapis roulant. Les animaux seront euthanasiés à la fin du protocole.
Devenir
A l'issue des procédures, les animaux seront euthanasiés par inhalation de dose croissante de CO2.
Remplacement
Ce projet a recours au modèle animal et au modèle rat en particulier pour les raisons principales suivantes : on ne sait pas modéliser aujourd’hui la distribution d’un traitement de thérapie génique ou d’édition du génome dans un organisme sans le tester dans un organisme vivant. Deuxièmement, l’effet bénéfique d’un traitement sur un phénotype dystrophique au niveau histologique et au niveau fonctionnel va nécessiter une évaluation au niveau de l’organe atteint, en l’occurrence le muscle squelettique différencié et le cœur. Troisièmement, une caractérisation fonctionnelle au niveau des muscles squelettiques, cœur et cerveau du rat sont nécessaires pour la compréhension de mécanismes de la pathologie, à cause de l’implication de plusieurs voies et interactions de systèmes exploitables uniquement in vivo.
Réduction
Les protocoles d’études seront réalisés en incorporant le juste nombre d’animaux nécessaire pour pouvoir tirer des conclusions. A cet effet, les 1ères études sont réalisées in vitro pour valider les hypothèses scientifiques et une étude-pilote sera réalisé avec 10 rats afin de valider les protocoles d'exercice sur tapis roulant et d'EMG selon les conditions expérimentales discutées avec le laboratoire porteur du projet. Par ailleurs, une étude préalable de caractérisation a été réalisée permettant de définir le niveau d’atteinte et les caractéristiques des animaux et de définir le nombre d'animaux minimum nécessaire et suffisant pour obtenir des résultats robustes. En particulier, nous utiliserons 7-9 rats de chaque génotype et 2 ages (3-4 et 9-10 mois environ) pour réaliser les analyses fonctionnelles. Cet effectif est réduit au maximum, mais suffisant pour assurer une analyse statistique fiable et reproductible. D'autre part, les échantillons sanguins ou prélèvement de tissus en cas de mortalité seront partagés avec le laboratoire partenaire afin d'éviter l'utilisation d'un deuxième lot d'animaux pour effectuer ces analyses complémentaires. Enfin, nous n'utiliserons que des males dans cette étude, la pathologie étant liée au chromosome X. Les males porteurs de la mutation sur le chromosome X seront ainsi porteurs de la pathologie et comparés à des males sains.
Raffinement
Nous réduirons au maximum les techniques douloureuses ou stressantes. Les animaux seront hébergés dans les meilleures conditions possibles dans un environnement contrôlé permettant une réduction du stress. Chaque animal sera suivi tout au long de l’expérience afin de détecter tout indicateur de souffrance. En cas d’observation de la moindre douleur, les rats recevront un traitement analgésique, et si cette douleur devait persister, les animaux seront euthanasiés pour éviter toute souffrance. Les animaux seront pesés et observés toutes les semaines en plus du suivi quotidien habituel. Des anesthésies seront appliquées lors des procédures d'échocardiographie/ECG et d'électromyographie.
Choix des espèces
Ce projet est réalisé dans le cadre de la recherche de traitements pour la dystrophie musculaire de Duchenne. Les modèles utilisés dans ce projet sont des rats, modèles représentatifs de la pathologie étudiée au niveau histologique, fonctionnel et génétique. Le rat est une espèce facile à manipuler, se reproduisant facilement et rapidement, et facile à héberger. Afin de pouvoir obtenir une évaluation de l’effet thérapeutique, nous utilisons des rats déficients en dystrophine, modèle portant une modification correspondant aux mutations les plus fréquentes dans DMD. Ce modèle rat reproduit notamment plus fidèlement la pathologie humaine, en comparaison au modèle de souris mdx. Il présente en particulier une atteinte cardiaque, ce qui nous permettra d’obtenir une évaluation thérapeutique sur le muscle cardiaque. Les rats seront adultes, agés de 3 et 9 mois environ au début des tests d'exploration fonctionnels (4 et 10 mois environ lors du dernier test, l'ensemble des tests étant réalisés sur une période de 4-5 semaines)
TP de physiologie : étude des régulations de la fonction cardiaque sur cœur isolé de rats mâles ou femelles
- Enseignement supérieur
90 rats vont être utilisés sur cinq ans, tués sous anesthésie sans réveil, dans le cadre d'un travail pratique de physiologie. Chaque rat est mis à mort par surdose d'anesthésique pour prélever son cœur, ensuite monté sur un dispositif isolé permettant à des étudiants d'observer les effets de molécules sur la contraction cardiaque. Le porteur présente ce travail sur organe isolé comme une "méthode alternative à l'expérimentation animale" et une réduction par rapport aux travaux pratiques antérieurs. Il affirme qu'une formation de qualité ne permet pas de diminuer davantage le nombre d'animaux tués.
Objectifs
Ce projet s’inscrit dans le cadre du programme pédagogique national de notre formation, qui prévoit la mise en évidence des régulations des grandes fonctions physiologiques ainsi que l'apprentissage de la prise de mesure de paramètres physiologiques . Dans la compétence concernée par ce TP, l’utilisation d’organes isolés en substitut d'études in vivo est souhaitée, afin de mettre en évidence les mécanismes de régulations physiologiques. Ce TP participera à l’apprentissage de la physiologie cardio-vasculaire, mais également à l'utilisation de méthodes alternatives à l'expérimentation animale.
Bénéfices attendus
Ce TP permettra plusieurs apprentissages à nos étudiants : 1- fonctionnement de l’appareil de Langendorff et du logiciel associé; 2- suivi des contractions cardiaques du cœur isolé au cours du temps; 3- étude des effets de différentes molécules physiologiques (adrénaline, noradrénaline, acétylcholine) et pharmacologiques (isoprénaline, propranolol, atropine) sur le fonctionnement cardiaque; 4- travail sur organe isolé permettant une diminution du nombre d’animaux utilisés, notamment en comparaison avec les TP de physiologie réalisés en suivant le programme pédagogique des années antérieures.
Procédures
Les animaux seront soumis à une procédure sans réveil, c'est à dire une mise à mort après anesthésie/analgésie générale sans reprise de conscience. C'est la seule intervention à laquelle ils seront soumis. La procédure durera environ 15 minutes entre l'injection d'anesthésique par voie IP et la fin du prélèvement cardiaque. Cette durée dépend principalement du temps nécessaire à l'animal pour atteindre une anesthésie/analgésie chirurgicale avant la surdose d'anesthésique par voie IV. Le prélèvement en lui-même durera 5 minutes environ.
Impact sur les animaux
Il s’agit d’un protocole induisant la mort de l’animal sous anesthésie générale sans réveil. Aucune douleur n’est attendue pour les animaux qui ne reprendront pas conscience après la mise en place de l’anesthésie/analgésie. Les réflexes des animaux seront évalués tout au long de la procédure et une nouvelle dose d’anesthésique sera administrée en cas de besoin avant la mise à mort de l'animal.
Devenir
Le but de ce projet est le travail sur organe isolé dans un cadre éducatif. Ainsi, la mise à mort des animaux inclus dans le projet est nécessaire afin de pouvoir prélever les organes d'intérêt (ici le coeur).
Remplacement
Le programme pédagogique national de notre formation prévoit l’utilisation de techniques de remplacement à l’expérimentation animale,notamment en physiologie animale. Pour cela, nous avons choisi de mettre en place ce TP sur le cœur isolé de rat, qui permet de remplacer l’utilisation d’animaux vivants pour l’étude des fonctions cardiovasculaires. Il n’est pas possible de remplacer ce système par des méthodes in vitro qui ne permettraient pas l’analyse de régulations physiologiques. Ce TP permettra détudier les régulations physiologiques de la fonction cardiaque, notamment par le système autonome, et de mettre en évidence les récepteurs impliqués en utilisant différentes molécules pharmacologiques, ce qui en enseignement ne pourrait pas être étudié dans un TP de suivi de la fonction cardiaque chez l'homme.
Réduction
Pour ce TP cœur isolé, nous utiliserons deux rats/groupe de 14 étudiants et 6 groupes d’étudiants seront concernés par ce TP soit 12 animaux/an pour 84 étudiants. A cela, nous souhaitons ajouter 2 rats par an en cas de soucis de prélèvement cardiaque et 10 rats permettant la mise au point de ce TP, soit un total de 14 animaux/an + 10 pour la mise au point, soit 90 rats/5ans. Bien entendu, ce nombre d’animaux sera revu à la baisse en fonction du nombre d’étudiants mais également en fonction des besoins pour la mise au point du protocole. Ce nombre permettra aux étudiants de travailler par groupe de 7 pour un cœur isolé, ce qui leur permettra de manipuler le matériel (ordinateur, appareil de Langendorff), de préparer les différentes solutions et d’analyser les résultats. Enfin, ces animaux pourront provenir d'un précédent protocole, tel que des TP de pharmacologie (procédures légères, administration de substances pharmacologiques par voie IP/VO et/ou étude comportementale) en 2e ou 3e année du BUT ou bien des TP servant à valider la formation de niveau praticien de nos étudiants (procédures légères, injection de sérum physiologique en IP/IM). Afin de fournir une formation de qualité à nos étudiants il n'est pas possible de diminuer le nombre d'animaux.
Raffinement
Les animaux seront hébergés en groupes socialement harmonieux durant toute la durée de leur vie à l’animalerie, en présence de deux éléments d’enrichissement (tunnel en plastique et noix ou batonnet à ronger). Tout animal stressé ou malade sera exclu de l’étude. L’unique procédure concerne la mise à mort de l’animal sous anesthésie profonde et après une surdose d’anesthésique / analgésique. Le personnel formé à cette procédure sera vigilant aux réflexes de l’animal et s’assurera de réaliser le prélèvement cardiaque le plus rapidement possible. Préalablement au TP, les animaux auront été manipulés régulièrement afin de diminuer leur stress lors de l’injection IP.
Choix des espèces
Les rats possèdent un cœur plus gros que les souris ce qui favorise d’une part le prélèvement de l’organe et d’autre part le suivi d’un seul cœur isolé par un groupe relativement important d’étudiants (n=7). De plus, les études de physiologie animale sur cœur isolé de rat sont très bien documentées dans littérature. Les animaux seront utilisés au stade adulte, afin de pouvoir facilement prélever le cœur et d’avoir un cœur dont la taille permette le suivi par un groupe d’étudiants.
Caractérisation et sélection de composés ciblant un nouveau mécanisme d’action biologique.
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
- Troubles nerveux
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
2880 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures classées sans réveil, c'est-à-dire une mise à mort sous anesthésie sans reprise de conscience. Auparavant vigiles, elles subissent des contentions, des injections et une administration orale de composés, puis sont endormies et tuées pour prélever sang et organes, afin de caractériser la pharmacocinétique et la biodistribution d'inhibiteurs enzymatiques. Le porteur affirme avoir mené de nombreux tests in vitro et sur embryon de poisson zèbre en amont pour limiter le recours aux souris. Il conclut que l'expérimentation animale est "obligatoirement requise" par les agences réglementaires avant tout essai clinique, sans autre alternative.
Objectifs
Le projet consiste à caractériser les propriétés de pharmacocinétique, de pharmacodynamique et de biodistribution de composés inhibiteurs d'une famille d'enzyme par voie systémique et orale. Au final, le but sera d'identifier et d'isoler les meilleurs composés. Les résultats constitueront un ensemble de données qui alimenteront le dossier préclinique réglementaire en vue d'obtenir les autorisations pour réaliser les essais cliniques chez l’Humain.
Bénéfices attendus
Les bénéfices du projet sont multiples et d’une très grande valeur pour le développement pharmaceutique envisagé. Cibler le mode d’action de l’enzyme d’intérêt n’a jamais été réalisé dans le panorama scientifique et pharmaceutique. A terme ces composés pourront servir à réaliser des essais cliniques humains dans des indications médicales comme certaines neuropathies, pour espérer apporter de nouveaux traitements dans des maladies présentant de forts besoins médicaux insatisfaits. Ainsi, les résultats du projet alimenteront la base de connaissances scientifiques et renseigneront sur les effets pharmacologiques et potentiellement toxiques de la voie de signalisation ciblée. L’ensemble des travaux proposés alimenteront le dossier à soumettre aux agences réglementaires en vue d’obtenir les autorisations d’essais cliniques. Ce projet permettra également de développer les compétences des équipes sur la recherche pharmaceutique qui pourront largement être mises à profit pour de futurs projets et pour la diffusion des connaissances.
Procédures
Les souris vigiles recevront des manipulations de "classe légère", comme des contentions (30 à 45 secondes, 3 à 4 fois maximum, sur une période de 24 heures) et des procédures équivalentes à une piqûre (15-30 secondes, un maximum de 3, sur une période de 24 heures). Pour les administrations en voie orale (une seule fois par animal), la contention et l'administration dureront au maximum 1minute par animal. Pour les manipulations classées sans réveil, les animaux recevront un analgésique, puis seront endormis par anesthésie générale (20 à 25 minutes, une seule et unique fois pour un animal). Nous veillerons à l’application des gestes corrects par le personnel qualifié pour limiter le stress des animaux et assister pendant toute la procédure à l'observation des animaux anesthésiés.
Impact sur les animaux
Un de nos composés administré par voie systémique à des souris à des doses 4 fois supérieures à la dose efficace n’a présenté aucune toxicité apparente, ni à l’échelle macroscopique ni sur des paramètres anatomopathologiques. Ce résultat préliminaire important présage de l’absence ou du peu d'effets indésirables. De plus, nous savons que les données de la littérature entrevoient un profil de toxicité favorable pour nos inhibiteurs. Les animaux seront manipulés avec ou sans contention et seront soumis à des prélèvements de petits volumes sanguins, suffisants pour réaliser les analyses, mais n’entraînant pas de perturbations physiologiques. Ces manipulations représentent des douleurs de l’ordre d’une piqûre. Pour l'ensemble du projet, nous avons établi un score de suivi des animaux basé sur l'apparence physique, des signes cliniques et comportementaux pour contrôler nos procédures et limiter toute souffrance animale. Notamment, nous répertorierons toute anomalie liée au comportement (la tonicité et la réactivité), la posture (s’il y a isolement), l’alimentation, la température corporelle, les excrétions ; Et rapporterons le cas échéant, tout effet délétère au responsable du bienêtre de la structure et au vétérinaire référent pour décider des mesures à prendre. En cas d'effet indésirable avéré, aucun animal ne sera laissé sans traitement palliatif, et si non applicable, sera immédiatement sorti du protocole.
Devenir
A l'issu de chaque procédure, les animaux seront euthanasiés pour réaliser des prélèvements d’échantillons et d’organes afin de les analyser. Ces échantillons uniques et précieux permettront de réaliser les analyses microscopiques pour déterminer les effets de l’action des composés inhibiteurs et déterminer quels organes reçoivent ou non la molécule, ce qui permettra de réaliser la caractérisation à visée pharmacologique et réglementaire. L’euthanasie sera réalisée conformément aux méthodes recommandées par la réglementation et les comités d'éthique et de bien-être animal. Nous veillerons au contrôle des méthodes utilisées par le personnel formé et qualifié pour éviter toute souffrance animale.
Remplacement
Pour caractériser le devenir de nos composés inhibiteurs dans un organisme, le recours à l’expérimentation animale est obligatoirement requis par les agences réglementaires avant le passage à l’expérimentation clinique humaine. Notre projet nécessite donc l’utilisation de souris vivantes, sans aucune autre alternative. Toutefois, avant de proposer de tester nos composés inhibiteurs chez la souris, nous avons réalisé une multitude de tests in vitro, in cellulo et ex vivo pour traquer de potentiels effets toxiques et/ou indésirables. Jusqu’alors, nous avons analysé et confirmé que nos inhibiteurs n’engendrent aucun effet sur la prolifération et la survie cellulaire, le métabolisme énergétique, le métabolisme du calcium intracellulaire cardiaque. Nous avons également évalué la toxicité sur le développement de l’embryon de poisson zèbre par balnéation sans relever d’effet toxique notable. Avant de rédiger ce projet, nous avons veillé à mettre au point des méthodes robustes de détection et d’analyse sur des modèles non animaux. En somme, toutes ces préparations en amont permettent de drastiquement limiter les mises au point sur des échantillons issus de l’expérimentation animale.
Réduction
Nous avons déjà vérifié qu’un de nos composés ne provoque aucun dommage sur des neurones primaires de rétine jusqu’à dix fois la dose efficace. De plus, nous avons réalisé des expérimentations sur des lots très restreints d'animaux pour évaluer les potentiels effets délétères de nos composés sur le système nerveux ou plus généralement dans la circulation générale et n’avons relevé aucun effet dommageable. Le déroulé de ce projet, construit sur une séquentialité, permettra de bien choisir les doses minimales et maximales à utiliser et de révéler les organes cibles où les molécules s’accumulent : ces données sont prédictives des effets indésirables à anticiper et permettront de réduire de façon significative le nombre d’animaux. Nous avons défini des filtres décisionnels de sélection permettant d'étudier les composés inhibiteurs sur un faible nombre d’animaux de manière incrémentale et ainsi de rapidement réduire le nombre de composés à analyser et le nombre d'animaux. Ensuite, nous avons prévu d’arrêter chacune des procédures dès lors que les objectifs seraient atteints (par exemple, retenir 5 composés formulés ou non). Ceci permettra de facto de réduire le nombre d’animaux. Des tests statistiques sont prévus pour établir des corrélations clés, évaluer systématiquement la robustesse des résultats obtenus et interroger leur significativité. Ces tests permettront de contrôler la variabilité expérimentale, ce qui limitera drastiquement le nombre de répétition. En somme, ces analyses permettront de cerner des tendances ou valider des résultats sans recourir à un grand nombre d’animaux.
Raffinement
A réception, les souris seront stabulées une semaine dans leur habitat d’hébergement avant toute manipulation. Aucun animal ne sera jamais délaissé en isolement. De manière générale, pour pallier au manque de recul de l’effet de nos composés, les animaux traités seront suivis rigoureusement et quotidiennement pour traquer l’émergence d’effets indésirables potentiels. La méthodologie choisie permettra de détecter l’atteinte des « points limites » les plus précoces. Nous prévoyons de rapporter tout effet délétère au responsable de bienêtre de la structure et au vétérinaire référent pour décider des orientations à suivre. Plus spécifiquement, notre stratégie de raffinement prévoit de rechercher l’émergence d’effets toxiques selon le suivi du comportement (agitation ou prostration), de l’apparence physique des animaux (clôture des yeux, aspect du pelage et du poil), et du suivi des signes cliniques (température corporelle, rythme respiratoire, poids corporel, état des fèces). De plus, nos travaux cadreront les fonctions rattachées aux organes à monitorer. Nous porterons alors une attention stricte aux fonctions biologiques liées à ces organes. Nous prévoyons qu’aucun animal présentant un signe de souffrance ne sera laissé sans traitement palliatif. Nous prévoyons une prise en charge des nuisances en apportant un complément à l’alimentation et à l’eau si nécessaire. Un animal recevant une injection sera désinfecté localement avec un antiseptique. Les manipulations plus invasives prévoient d’abord une analgésie, puis une anesthésie générale pour pallier à toute douleur potentielle.
Choix des espèces
La souris est un des modèles de petit animal de laboratoire utilisé pour étudier les caractéristiques pharmaceutiques in vivo pour des inhibiteurs de nature chimique. De plus, ce modèle est reconnu par les agences réglementaires de médicaments pour constituer les preuves pharmaceutiques et scientifiques en vue d'obtenir les autorisations d'essais cliniques. Puisque l’application de nos composés inhibiteurs est prévue pour des adultes, ce projet prévoit donc d’utiliser des souris mâles et femelles adultes, ce qui permet de réaliser l’étude alors que le contexte hormonal adulte est déclenché. Nous n'avons pas trouvé d'alternative de remplacement.
Etude des conséquences d’un déficit local d’expression de gènes sur l’activité cérébrale chez la souris par imagerie ultrasonore fonctionnelle
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
60 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une injection dans le cerveau de vecteurs viraux bloquant l'expression de gènes associés au syndrome de Rett et à une encéphalopathie épileptique, puis une séance d'imagerie ultrasonore sous anesthésie, le blocage pouvant provoquer des troubles sensoriels, moteurs ou cognitifs. Le porteur indique s'attendre à des troubles légers du fait de la petite zone ciblée, et met à mort tous les animaux à la fin. Il affirme que la complexité de ces maladies ne peut être reproduite in vitro et exige un travail chez l'animal vivant.
Objectifs
Les pathologies du système nerveux central ne sont que faiblement couvertes par les molécules thérapeutiques actuelles et l’efficacité des traitements est parfois limitée. Ce constat est d’autant plus flagrant en ce qui concerne les maladies neurologiques rares, qui sont généralement des pathologies très sévères et handicapantes et encore mal comprises. Mieux comprendre les symptômes fonctionnels observés dans ces pathologies constituerait une étape importante afin de guider le développement de nouveaux traitements, adaptés au fort besoin médical chez ces patients. Dans ce contexte, nous nous focalisons ici sur les pathologies orphelines neurologiques liées à la perte de fonction d’un gène, en particulier le syndrome de Rett ou l’encéphalopathie épileptique précoce de type 4. Ces maladies, respectivement provoquées par une perte de fonction des gènes MECP2 ou STXBP1, se développent dès l’enfance et provoquent des symptômes très invalidants (troubles cognitifs, moteurs, troubles respiratoires ou épilepsies). De manière globale, les traitements existants pour les maladies orphelines neurologiques d’origine génétique sont extrêmement limités actuellement et ne couvrent que peu de symptômes. Notre objectif est d’étudier l’impact d’un blocage de l’expression des gènes responsables de ces maladies de manière locale dans le cerveau chez la souris, par injection de vecteurs viraux adéno-associé (AAV) contenant des petits ARN en épingle à cheveux (shRNA) spécifiques des gènes d’intérêt, sur l’activité cérébrale in vivo mesurée par imagerie fonctionnelle ultrasonore à haute résolution. Etablir des profils d’altérations fonctionnelles in vivo pour ces gènes d’intérêt permettra une meilleure compréhension de la physiopathologie de ces maladies et constituera une base d’évaluation pour de futurs candidats-médicaments.
Bénéfices attendus
Les besoins thérapeutiques liés aux maladies du système nerveux central ne sont que partiellement couverts par les médicaments actuels, en particulier les maladies orphelines génétiques pour lesquelles les rôles des gènes impliqués sont encore mal connus, et les mécanismes cérébraux conduisant aux symptômes sont peu établis. Notre stratégie consiste à étudier quelles sont les altérations de l’activité cérébrale qui sous-tendent les symptômes de ces pathologies. Les bénéfices attendus sont donc une meilleure compréhension de ces pathologies orphelines, et permettront de guider le développement de candidat-médicaments futurs.
Procédures
Les 60 animaux effectueront une procédure comprenant 2 interventions majeures : 1) Injections stéréotaxiques dont l’objectif est la mise en place du modèle de blocage de l’expression du gène (durée : 1 heure) • Réalisées sous anesthésie générale et analgésie • Sur la totalité des animaux décrits dans cette demande de projet • Chaque animal subira de manière bilatérale, une injection stéréotaxique dans le cortex d’un vecteur AAV contenant des shRNA permettant le blocage de l’expression d’un gène • Aucune autre intervention ne sera effectuée jusqu’à la session d’imagerie, trois semaines plus tard. 2) Imagerie fUS dont l’objectif est la visualisation des atteintes fonctionnelles de l’activité cérébrale dues au blocage des gènes (durée : 1 heure) • L’imagerie fUS sera réalisée sous anesthésie générale (isoflurane et médétomidine) ; la préparation du protocole d’anesthésie optimisé pour l’imagerie cérébrale dure environ 35 minutes • La session d’imagerie comportera une mesure de 15 minutes de l’état cérébral basal puis de 7 minutes de l’état cérébral sous stimulation du système visuel • Sur la totalité des animaux décrits dans la demande
Impact sur les animaux
Le blocage de l’expression des gènes d’intérêt sera susceptible de provoquer des symptômes neurologiques (troubles sensoriels, moteurs ou cognitifs) chez les animaux. Néanmoins, comme ce blocage n’aura lieu que sur une petite zone du cerveau, nous prévoyons des troubles légers, similairement à de précédentes études utilisant des approches similaires sur ces gènes (pour le gène MECP2, des atteintes transitoires des réflexes sensori-moteurs ont été décrites chez le jeune rat après injection de shRNA intraventriculaire, et des troubles de la mémoire et des interactions sociale chez la souris après inactivation locale du gène dans l’amygdale ; pour le gène STXBP1, des épisodes d’épilepsies d’absence ont été décrites chez la souris après inactivation spécifique du gène dans la voie corticostriatale). L’injection stéréotaxique des vecteurs sera réalisée dans un état d’anesthésie générale, et sous analgésie (buprénorphine, et lidocaïne en local).
Devenir
Tous les animaux à la fin de la procédure seront mis-à-mort.
Remplacement
La complexité des pathologies étudiées ne peut pas être reproduite exclusivement par des modèles in vitro, dont l’utilisation est préalable à cette étude. Pour comprendre l’impact du blocage de l’expression des gènes d’intérêt dans le cerveau en conditions réalistes, il nous faut travailler chez l’animal vivant, afin de pouvoir établir des parallèles avec les maladies observées chez les patients et évaluer des processus physiologiques pertinents tels que la connectivité fonctionnelle entre aires cérébrales, ou encore la sensibilité à des stimulations sensorielles extérieures.
Réduction
Selon notre expérience en termes de variabilité et de taille d’effet sur ces données d’imagerie, un minimum de 8 animaux par condition est requis afin d’assurer une puissance statistique suffisante pour détecter une taille d’effet de 7%, avec une variabilité de 5%, une puissance de 80% et un risque alpha de 5%. Nous prévoyons 2 animaux supplémentaires en cas d’échec éventuel de la chirurgie (si le succès de l’injection n’est pas confirmé en immunohistochimie post-mortem notamment). Concrètement, les données expérimentales générées seront traitées à l’aide de tests de Student ou d’analyse de variance à deux dimensions (two-way ANOVAs), selon les paramètres évalués.
Raffinement
L’injection stéréotaxique sera réalisée sous anesthésie générale et locale, et analgésie générale. Les animaux seront surveillés régulièrement grâce à une grille de score et des points limites adaptés prenant en compte les éventuels troubles liés au modèle. En cas de signes de détresse, la procédure serait interrompue et la mise à mort de l’animal serait effectuée. L’environnement sera enrichi avec morceaux de bois, boîtes ou cylindres et nourriture en pâtée après la chirurgie.
Choix des espèces
La souris est une espèce pour laquelle on dispose de données dans la littérature concernant l’impact comportemental d’une inactivation des gènes MECP2 et STXBP1, ce qui permettra une comparaison avec nos données d’imagerie. De plus, la souris est une espèce idéale pour l’utilisation de notre dispositif d’imagerie cérébrale ultrasonore, car l’épaisseur restreinte du crâne permet un passage des ultrasons et une qualité d’imagerie suffisante dans des conditions non invasives. De précédentes études utilisant ce type d’approche par inactivation locale des gènes MECP2 et STXBP1 ont obtenu des symptômes similaires à la pathologie humaine chez des souris adultes, nous utiliserons donc également des souris adultes.
Influence de la souche de rat sur leur potentiel de réparation osseuse de défauts crâniaux
- Recherche appliquée
- Troubles musculosquelettiques
120 rats mâles de quatre souches vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacun subit une craniotomie créant deux trous dans la voûte crânienne, l'un laissé vide et l'autre comblé par une céramique, des séances d'imagerie répétées, puis une thoracotomie que le porteur décrit lui-même comme douloureuse, réalisée en condition péri-mortem. À la fin, les rats sont mis à mort pour analyser la réparation osseuse. Le porteur affirme qu'aucun modèle in vitro ou in silico ne reproduit la complexité de la cicatrisation osseuse, rendant selon lui le recours à l'animal "nécessaire".
Objectifs
La réparation / régénération osseuse est une composante importante de la pratique clinique et vise à combler les défauts de tissu osseux résultant de traumatismes, de défauts congénitaux ou d’excision de tumeurs. La réparation des grands défauts osseux (en particulier les défauts dits de taille critique, c’est-à-dire ceux ne réparant pas) reste en particulier un défi clinique. Dans le domaine de la régénération osseuse, en particulier en site maxillo-facial, le modèle de défaut au niveau du crâne est couramment utilisé pour évaluer la performance de nouveaux biomatériaux de comblement ou nouveaux protocoles de régénération osseuse. Quant au modèle animal, le rat est très largement utilisé en recherche orthopédique en raison de sa taille supérieure à la souris tout en gardant les avantages du rongeur, que sont la standardisation biologique des souches de rats, sa facilité d’élevage et la disponibilité d’outils d’évaluation en biologie et imagerie. Néanmoins, l'utilisation de différentes souches de rat dans les nombreuses études publiées chaque année (utilisant le même modèle chirurgical) est une cause de non-productibilité et d’impossibilité de comparaison des données. Dans ce cadre, l’objectif de cette étude est d’évaluer le potentiel de réparation de défauts crâniaux chez 4 souches de rats couramment utilisées par la communauté scientifique dans le domaine de la régénération osseuse et d’en mieux comprendre les mécanismes sous-jacents. Deux souches non-syngéniques (ayant une diversité génétique ; Wistar et Sprague-Dawley) et deux souches syngéniques (ayant une homogénéité génétique, Fisher et Lewis) seront utilisées et comparées. Nous utiliserons un modèle de défaut crânial 5mm de diamètre (dit sub-critique car large mais pouvant réparer) afin de pouvoir observer des différences entre les 4 souches. Deux défauts seront réalisés par rat (de part de d’autre de la suture dans l’axe fronto-dorsal) ; l’un des défauts sera laissé vide et l’autre comblé par un matériau en céramique macrostructuré pour évaluer le potentiel de régénération en absence et présence de biomatériau de comblement ostéoconducteur.
Bénéfices attendus
La comparaison de la réparation osseuse selon la souche de l’animal et la détermination de paramètres critiques responsables des différences observées devraient être d’une grande utilité pour la communauté scientifique, en particulier dans son choix de modèle pour les études à venir dans le domaine. Par ailleurs les résultats nous aideront à mieux comprendre les mécanismes de réparation et de non-réparation osseuse, en particulier dans des contextes cliniques peu favorables chez certains patients
Procédures
1-Craniotomies latérales et dépôt d’un implant ( 1X ; durée ~40 min) 2- Imagerie micro-scanner (μCT) in vivo (Max 7X; durée 15 min) 3- Prélèvement sanguin au niveau de la Veine saphène latérale ( Max 4X; durée 10 min) ; 4- Injection de fluorochromes (2X, durée 5 min) 5- Infiltration du réseau vasculaire par un agent radio-opaque (1X; durée 30 min)
Impact sur les animaux
Les craniotomies réalisées sont généralement bien tolérées chez le rat. Un effet indésirable potentiel est le glissement de l’implant sous la voute crânienne au moment de la pose. Cela nous est arrivé une fois ; les animaux sont scannés en post-op (encore sous anesthésie générale) et cet événement est donc tout de suite détecté. En telle situation, il est impossible de récupérer l’implant ; l’animal est donc euthanasié avant son réveil par injection massive d'anesthésique. Si cela arrive pendant les 12 semaines, et observé soit par un comportement inhabituel de l’animal dû à la compression du cerveau soit après imagerie par scanner, l’animal sera euthanasié. Ce projet comprend aussi une thoracotomie (ouverture de la cage thoracque pour accéder au coeur) . La thoracotomie est une procédure douloureuse, aussi nous utiliserons des doses élevées d’analgésie et d’anesthésie afin que l’animal soit en condition péri-mortem.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort en fin de projet permettant des analyses post-mortem (analyse au μCT à une résolution de 9 μm + histologie des cranes réparés)
Remplacement
Aucun modèle de néoformation osseuse in vitro n’est disponible aujourd’hui. La cicatrisation osseuse est un processus séquentiel orchestré complexe impliquant l’interaction de nombreuses populations cellulaires différentes : cellules osseuses, cellules vasculaires, cellules du système immunitaire et cellules des tissus environnant tels que le périoste ou le tissu musculaire; à cela s'ajoute l'impact d'un système hormonal complexe . Les modèles in silico actuels ne peuvent pas reproduire cette complexité cellulaire et moléculaire, d’autant plus que tous les processus intervenants dans la réparation osseuse ne sont pas encore connus. Les modèles in vitro (organoide, co-culture) permettent de reproduire certaines des interactions matrice-cellules ou cellules-cellules, mais n’incluent que 2 ou 3 interactions (ostéoblastes/macrophages par exemple). Les modèles ex vivo (explants osseux) sont les plus proches de la situation physiologique et permettent d’étudier la physiologie osseuse sur quelques jours. Ces modèles, cependant, sont dénués de système vasculaire qui joue un rôle clé dans la réparation osseuse. Pour toutes ces raisons les alternatives non animales actuellement disponibles ne sont pas appropriées pour étudier la réparation osseuse et il est nécessaire d’avoir recours à un modèle in vivo.
Réduction
Le suivi de la formation osseuse par imagerie in vivo et l'analyse du réseau vasculaire au temps final seront réalisées sur les mêmes animaux. Elles nécessiteront 8 animaux compte tenu des variations de résultats pouvant être observées dans les études in vivo et de l’étape de perfusion vasculaire qui, parfois faillit en ne remplissant pas parfaitement le réseau vasculaire, notamment les capillaires. L'évaluation de l’inflammation dans les défauts osseux nécessitera 6 animaux par groupe pour obtenir un pouvoir statistique suffisant. Le modèle de défaut osseux sub-critique (5 mm) permet de réaliser 2 défauts par animal de part et d’autre de la suture sagittale (jointure longitudinale qui relie les deux os pariétaux symétriques), et ainsi d’évaluer sur le même animal la réparation d’un défaut laissé vide et comblé par un matériau ostéoconducteur.
Raffinement
La souffrance sera limitée par analgésie pré-opératoire puis post-opératoire pendant les 3 premiers jours. Pour chaque analyse (micro-scanner), les rats seront anesthésiés par anesthésie gazeuse. Un environnement enrichi sera fourni avec briques de bois (usure des dents), et papier afin de contribuer au fouissement des animaux. Les rats initialement hébergés ensemble (3 rats/cage) le resteront du début à la fin du protocole. La température sera maintenue et contrôlée entre 20 et 22°C et le rythme veille/sommeil sera de 12h/12h. Eau et nourriture seront fournies ad libitum. L'analyse du réseau vasculaire nécessite une thoracotomie et perfusion intracardiaque ; la thoracotomie est une procédure douloureuse, aussi nous utiliserons des doses élevées d’analgésie et d’anesthésie afin que l’animal soit en condition péri-mortem avant ouverte de la cage thoracique.
Choix des espèces
Le modèle choisi est le rat male. Le rat est un bon compromis entre la souris (trop petite pour obtenir un défaut de taille suffisante pour l’évaluation d’implants massifs) et le lapin (couteux et trop gros pour permettre un suivi en imagerie micro-scanner in vivo). De plus le modèle de défaut au niveau de la calvaria est bien décrit dans la littérature et autorise la réalisation de défauts reproductibles et contrôlés. Les souches Wistar, Sprague-Dawley, Fisher et Lewis seront utilisées car l’objectif de l’étude est d’évaluer l’impact de la souche de rat sur la réparation de défauts crâniaux. Jeunes adultes (3 mois) car de taille suffisamment importante pour permettre l’implantation en site osseux et leur phase de croissance est terminée.
Traitement des cancers des voies biliaires métastatiques par anticorps
- Recherche appliquée
- Cancers
180 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Immunodéficientes, elles reçoivent en intraveineuse des cellules de cholangiocarcinome humain puis jusqu'à treize injections d'un anticorps, les métastases pulmonaires attendues induisant une détresse respiratoire et une dégradation de leur état. Le porteur indique mettre à mort les animaux pour prélever des organes à des fins d'analyse. Il affirme que son approche "nécessite" une validation sur "animal entier" avant toute transposition chez l'humain.
Objectifs
Le cancer du foie est la 3ème cause de mort par cancer dans le monde et le cholangiocarcinome (CCA) est le 2ème cancer primaire du foie le plus fréquent. Ce cancer des voies biliaires est une forme de cancer hautement métastatique, de mauvais pronostic et avec une incidence croissante. La résection chirurgicale est le seul traitement curatif bien que seuls 30 % des patients y sont éligibles et que les récidives après la chirurgie sont fréquentes. Cependant, la maladie étant asymptomatique en stade précoce, la grande majorité des patients atteints de CCA sont diagnostiqués à un stade avancé et/ou métastatique. Les poumons, le foie ainsi que les os sont les sites préférentiels métastatiques. Pour ces patients, les options thérapeutiques sont limitées aux chimiothérapies et soins palliatifs, des traitements insatisfaisants avec une efficacité limitée et de nombreux effets secondaires. Ainsi, il existe un besoin urgent de nouvelles stratégies thérapeutiques pour améliorer l’état de santé de ces patients. Dans ce contexte, l’utilisation de modèles précliniques in vivo représente une approche cliniquement pertinente permettant de récapituler les métastases ainsi que d’évaluer le potentiel anti-métastatique de nouvelles thérapies. Dans notre laboratoire, nous avons développé un anticorps dirigé contre une protéine de la membrane des cellules. Il a été démontré que cette protéine est impliquée dans le développement du cancer, la croissance tumorale, ainsi que dans les processus d’invasion et de dissémination des cellules tumorales. Ainsi, cette protéine dans les CCA entraîne l’aggravation de la maladie par une progression tumorale rapide. Par conséquent, cette thérapie ciblée contre cette protéine apparait comme une solution pour le traitement du CCA, notamment pour les formes métastatiques. Afin d’évaluer l’effet de cet anticorps, l’utilisation de modèles animaux se révèle donc cliniquement pertinente et nécessaire.
Bénéfices attendus
Nous espérons démontrer l’efficacité de notre anticorps sur la dissémination des cellules tumorales, ainsi que sur la formation et le traitement de métastases dans les cas de CCA. Cette approche thérapeutique innovante pourrait permettre le développement clinique de notre anticorps afin de bénéficier aux patients sans options thérapeutiques satisfaisantes.
Procédures
Dans ce projet, tous les animaux recevront une injection intraveineuse de cellules cancéreuses humaines, réalisée sous anesthésie générale gazeuse. La moitié des animaux recevront une injection intrapéritonéale d’anticorps avant l’injection des cellules cancéreuses, puis 2 fois par semaine pendant 5 semaines maximum, soit 13 injections maximum. L’autre moitié des animaux recevront d’abord une injection de cellules cancéreuses puis l’anticorps sera injecté en intrapéritonéal 2 fois par semaine pendant 5 semaines maximum, soit 10 injections maximum. Les injections intrapéritonéales sont réalisées sur animaux vigiles. Les injections intraveineuses et intrapéritonéales prennent moins d’une minute à être réalisées.
Impact sur les animaux
Les nuisances ou effets indésirables attendus sont imputables aux cellules tumorales injectées qui vont former des métastases, notamment au niveau des poumons. Ces métastases vont de fait induire une détresse respiratoire et une dégradation de l’état de santé des animaux.
Devenir
Les animaux en expérimentation seront mis à mort afin de récupérer certains organes pour des analyses ultérieures.
Remplacement
Notre approche thérapeutique nécessite une validation dans un modèle physiologique complet sur animal entier avant transposition clinique chez l’humain.
Réduction
Afin de réduire le nombre d’animaux inclus dans cette étude, nous n’utiliserons que des groupes pertinents nous permettant de conclure quant à l’activité notre anticorps. Le nombre d’animaux inclus par groupe sera suffisant pour arriver à une conclusion claire. La taille des effectifs a été déterminée à priori grâce à un logiciel d’analyse statistique. Les données obtenues grâce aux animaux de ce projet seront analysées avec des tests statistiques classiques.
Raffinement
Afin de raffiner au mieux notre méthodologie, l’environnement des animaux est enrichi avec des tubes de coton pour la nidification et des briques de tremble à ronger, et des points limites précoces ont été établis afin d’interrompre si nécessaire les procédures permettant de soustraire les animaux à toute douleur ou souffrance. Des méthodes anesthésiques, analgésiques et de confort (gel ophtalmique évitant la sécheresse des yeux) sont appliquées lors de l’injection des cellules cancéreuses. Les animaux sont observés quotidiennement, et une observation approfondie est réalisée 2 fois par semaine.
Choix des espèces
Les souris immunodéficientes sont des modèles reconnus dans la communauté scientifique pour la greffe de lignées cancéreuses humaines formant des métastases afin de tester rapidement la pertinence d’une approche thérapeutique. La souche utilisée permet une prise de greffe efficace des cellules humaines et le développement de métastases. Les animaux seront utilisés à un stade adulte de 8 à 10 semaines. Les adultes devraient mieux supporter les cellules tumorales métastatiques, notamment pulmonaires, de par leur développement plus avancé et leur plus grande capacité respiratoire.
Evaluation thérapeutique d’agents pharmacologiques sur la réparation des neurones auditifs endommagés par une surexposition sonore
- Recherche appliquée
- Troubles sensoriels
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
480 gerbilles de Mongolie vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont exposées à des sons puis reçoivent des médicaments administrés localement dans l'oreille et subissent des tests auditifs sous anesthésie pouvant durer jusqu'à quatre heures, avant une mise à mort pour prélever les cochlées. Le porteur affirme que les expositions sonores, inférieures au seuil de douleur, ne produisent aucun effet indésirable, et choisit la gerbille pour son champ auditif proche de celui de l'humain. Il annonce des retombées thérapeutiques contre les surdités professionnelles et prévoit un dépôt de brevet, ces essais cliniques restant projetés à cinq ans.
Objectifs
Il est aujourd’hui admis que les forts niveaux de stimulations sonores provoquent la mort des cellules sensorielles de la cochlée et l’apparition d’une surdité définitive. Une exposition sonore à des niveaux modérés entraine une dégénérescence des fibres du nerf auditif, sans altération des cellules sensorielles. Fait surprenant, la perte de fibres auditives peut atteindre plus de 50%, alors que les seuils audiométriques demeurent strictement normaux. Autrement dit, une audiométrie normale n'est pas synonyme d'une audition normale. Cette neuropathie cochléaire pourrait résulter d’un excès de neurotransmetteur (excitotoxicité) libéré par les cellules sensorielles lors d’une surexposition sonore. Si cette hypothèse est validée, elle ouvre des pistes pharmaceutiques nouvelles qui consistent à utiliser des agents pharmaceutiques capables de protéger les neurones auditifs ou de stimuler leur repousse. Toutes les expériences seront réalisées in vivo chez la gerbille de Mongolie. En plus d’être un animal couramment utilisé dans des projets pharmacologiques, la gerbille présente comme avantage d’avoir un champ auditif proche du champ auditif humain facilitant ainsi le transfert clinique.
Bénéfices attendus
Les surdités sont un problème majeur de santé publique. L’organisation Mondiale de la Santé estime que 1,5 milliard de personnes dans le monde présentent des déficits auditifs et que ce chiffre devrait atteindre 2,5 milliards d'ici 2050. Il est reconnu que le traumatisme sonore est l'une des causes les plus fréquentes de surdité et un problème coûteux au sein du monde du travail. Outre la surdité, les traumatismes sonores sont responsables de la survenue d’acouphènes (sifflements, bourdonnements d’oreille), voire d’hyperacousie douloureuse (intolérance au bruit). Ce projet a pour finalité d’améliorer la santé des personnes exposées à des bruits environnementaux (militaires, musiciens, techniciens du son, ouvriers dans l’industrie). Les agents pharmaceutiques identifiés et évalués dans ce projet pourront être proposés à visée préventive (protection préexposition) ou thérapeutique (post-exposition). La démonstration de leur efficacité devrait à moyen terme dans les 5 ans déboucher sur des essais cliniques. Cette étude porte sur les traumatismes sonores devraient intéresser des personnes exposées à des bruits environnementaux (militaires, musiciens, techniciens du son, ouvriers dans l’industrie). Une fois la preuve de concept faite, nous déposerons un brevet.
Procédures
En principe aucun animal ne devrait souffrir au cours de la mise en œuvre de ce projet car les tests auditifs sont tous réalisés sous anesthésie générale. Tout au long de l'anesthésie qui dure au maximum 4 heures, l’expérimentateur surveille attentivement la profondeur de l'anesthésie et le bien-être de l'animal. Le pouls et la température corporelle sont monitorées durant toute l'anesthésie. A l’issue des tests, les animaux sont placés en zone de réveil. Après leur réveil, ils sont réintroduits dans leur cage habituelle et le suivi consiste en une visite quotidienne. Lorsque que l’animal sort du protocole, il est mis à mort pour prélever ses cochlées pour des observations morphologiques.
Impact sur les animaux
Les expositions sonores ne produisent pas d’effet indésirable sur l’animal. Les niveaux sonores utilisés dans ce projet sont bien inférieurs au seuil de la douleur de l’animal (~140 dB SPL). De plus, ce type d’exposition sonore est utilisé depuis plus de vingt ans dans des dizaines de laboratoire de recherche dans le monde. Les auteurs des études n’ont jamais observé d’effet indésirable post-exposition. Par ailleurs, l’administration locale de drogues thérapeutiques ainsi que les explorations physiologiques sont réalisées sur l’animal anesthésié donc la principale nuisance est liée ici à la piqûre de l'anesthésie.
Devenir
Chaque animal est mis à mort à l’issue de la chirurgie pour prélever les cochlées pour des observations morphologiques.
Remplacement
Il n'existe pas de modèle cellulaire reproduisant nos procédures expérimentales. Dans ce projet, le modèle expérimental s’appliquera à la Gerbille (Meriones unguiculatus) qui possède une gamme auditive de basse fréquence représentant un modèle précieux pour la compréhension de l'audition humaine. Par ailleurs, une grande partie des études sur les mécanismes auditifs a été réalisée sur la gerbille de Mongolie, afin de permettre une comparaison des résultats obtenus avec ceux déjà publiés il est essentiel d’utiliser cette espèce. Elles possèdent également des caractéristiques anatomiques uniques qui permettent l'application locale de drogues dans l'oreille moyenne par voie transtympanique.
Réduction
Pour nos expérimentations, nous avons prévu le nombre nécessaire et suffisant d’animaux, pour garder une puissance statistique dans le traitement des résultats et pour avoir le nombre de contrôles internes suffisant, afin de pouvoir conclure sur l’efficacité du traitement. Une étude statistique nous a conduits à utiliser 480 gerbilles pour 3 procédures expérimentales lors de cette étude qui se déroulera sur 5 ans. Le nombre d'animaux par groupe experimental a été calculé en utilisant un logiciel statisitique.
Raffinement
Les animaux seront particulièrement surveillés après les expositions (bruit et drogue) pour évaluer tout signe de souffrance : en cas de baisse du poids, de modification de l’apparence (yeux mi-clos, le poil hérissé, le dos courbé, animal prostré), ou de problème post-chirurgical (saignement, ouverture de la cicatrice, infection cutanée). La reprise d’activité motrice ainsi que la reprise de l’alimentation normale (nourriture et hydratation) sont contrôlées deux fois par jours après les interventions. Les gerbilles conservées sont isolées dans des grandes cages dans un milieu enrichi, avec des copeaux dans la litière, des tunnels et des maisons en plexiglass. Les animaux potentiellement en souffrance (évaluation selon les signes de souffrance classiques incluant les mimiques faciales stéréotypées, le dos vouté, la prostration, le poil ébouriffé, l'anorexie) seront soulagés par une injection d'un analgésique ou mis à mort en cas de souffrance persistante au-delà de 24 heures. Une fiche d’évaluation de la douleur sera également utilisée pour consigner tout signe de souffrance des animaux.
Choix des espèces
Nous entreprenons cette étude chez la gerbille, un animal dont la gamme de sensibilité auditive recouvre de manière significative celle de l'homme et dont les différences de distribution des sous-types fonctionnels de fibres du nerf auditif sont connues. La gerbille est de plus un modèle expérimental bien établi pour la recherche auditive et permet d'utiliser toute la panoplie des approches électrophysiologiques, moléculaires et d'imagerie modernes. La facilité d'accès à la cochlée facilite également l'administration locale de médicaments. Les animaux utilisés seront agés de 8 à 20 semaines afin de se préserver des effets liés à l’âge sur l’audition (presbyacousie).
Mise en place de modèles de lymphomes, de cancer du sein et des LAM (leucémie aigue myéloïde), et caractérisation de thérapies ciblées dans ces modèles murins
- Recherche fondamentale
- Oncologie
600 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère, 135 d'entre elles en gravité sévère. Elles reçoivent des injections de cellules tumorales sous la peau, dans le sang ou en intra-lymphatique, avec des prélèvements sanguins rétro-orbitaux répétés et des séances d'imagerie, pour créer des modèles de lymphomes, de cancer du sein et de leucémie aiguë et tester des thérapies ciblées. Le porteur indique que la dissémination tumorale peut provoquer une perte de poids et fixe un point limite quand la masse tumorale dépasse un certain volume. Il affirme qu'il n'existe pas de modèle in vitro reflétant la pathologie humaine, seul l'animal permettant selon lui d'appréhender la tumeur et son microenvironnement.
Objectifs
Malgré les progrès permanents dans la compréhension des cancers et dans les traitements disponibles, de nombreux patients ne répondent pas aux traitements classiques ou rechutent après différentes périodes de rémission. L’objectif est de proposer de nouveaux traitements contre les lymphomes, les cancers du sein et les LAM. Le microenvironnement tumoral (MET) dans les cancers est aujourd’hui reconnu comme ayant un fort impact sur la résistance des cancers aux thérapies. Parmi les composantes cellulaires du MET, il y a les cellules du système immunitaire qui, même si au départ du développement tumoral sont anti-tumoral, peuvent devenir pro-tumorales ou être désactivées. Parmi ces cellules immunitaires, il y a les macrophages et les lymphocytes T (LT) auxquels nous nous intéressons plus particulièrement dans l’équipe. Nous cherchons à activer les LT et désactiver les macrophages associés aux tumeurs (TAM). Le rôle des LT qui sont cytotoxiques, est en effet d’éliminer la tumeur. Cependant, ils peuvent être inhibés par les cellules tumorales et les différentes cellules du MET au niveau par exemple des « immune checkpoints » (ICP). Le but est alors de lever cette inhibition avec des anticorps ou des molécules qui ciblent ces ICP. Les macrophages au sein de la tumeur sont sensés au départ éliminer les cellules tumorales par phagocytose par exemple, cependant, à un certain stade de la tumeur ils reçoivent des signaux les transformant en macrophages pro-tumoraux. Le but est alors d’inhiber la fonction de ces TAM. L’objectif de ce projet est donc d’optimiser des traitements classiques et/ou de proposer de nouveaux traitements contre les lymphomes, les cancers du sein et les LAM.
Bénéfices attendus
L’inoculation des différentes molécules dans les modèles murins considérés permettra de réduire les masses tumorales et/ou d’activer les cellules immunitaires cytotoxiques impliquées dans l’éradication de la tumeur. Le but est de mieux comprendre le développement tumoral , d’évaluer l’efficacité de nouvelles molécules thérapeutiques, ou de comprendre les mécanismes d'action de certains médicaments, des tests chez l’animal sont nécessaires car il n’existe pas de modèle in vitro reflétant la pathologie humaine. L'utilisation d'animaux permet d'appréhender tous ces mécanismes au niveau de la tumeur mais également au sein de son microenvironnement.
Procédures
Procedure n°1: après anesthésie, injection de cellules tumorales par voie sous-cutanée (SC) . La prise tumorale sera ainsi évaluée au pied à coulisse 2 fois/semaine. Des prélèvements sanguins en rétro-orbital (50μl) seront réalisés au moment de l'injection (T0) et à différents temps pendant la durée de l'expérimentation (J10, 15, 20, 30). Ces prélèvements seront faits sous anesthésie gazeuse et nous alternerons l’oeil prélevé. Afin de visualiser les anticorps thérapeutiques monoclonaux, l’injection se fera par voie IP. L’efficacité thérapeutique sera évaluée par mesure au pied à coulisse de la tumeur ainsi que par imagerie à l’IVIS (pendant 3 min). Procédure n°2: Afin que la souris développe une LAM (leucémie aigue myéloïde) humaine, après anesthésie, les cellules primaires de patients seront injectées très doucement par voie intraveineuse dans la veine caudale. Procédure n°3: l’anticorps anti-TAM couplé à une molécule fluorescente ou à une drogue ou couplé à des nanoparticules, sera injecté seul ou en combinaison avec un anti-PD1 à des souris xénogréffées. Après anesthésie, les cellules tumorales seront injectées par voie SC ou en orthotopique. La tumeur sera mesurée au pied à coulisse 2 fois/semaine. Des prélèvements sanguins seront faits de la manière que la procédure 1. Procédure n°4: Après anesthésie, les cellules tumorales seront injectées par voie SC dans le flanc, en intra-veineuse (IV) dans la veine caudale ou en intra-lymphatique (IL) dans le talon . Afin d’évaluer in vivo l’effet indirect des ACM anti-CD20, les cellules immunitaires de type NK ou lymphocytes T préalablement marquées avec des sondes fluorescentes afin de les visualiser à l’IVIS, seront injectées en IV . Les ACM, également préalablement marqués, seront quant à eux injectés en IP comme indiqué dans la procédure 1. la tumeur sera mesurée au pied à coulisse 2 fois/semaine et les souris seront pesées 2 fois/ semaine. des prélèvements sanguins seront effectués comme dans la procédure 1. Procédure 5: injection en IV, IP, SC ou intramusculaire d'une molécule à T0 puis les souris sont observées et pesées pendant 5 semaines tosu les 3 jours.
Impact sur les animaux
L'injection de cellules tumorales peut avoir un impact sur les animaux: une injection en sous-cutané pourra conduire à une croissance tumorale importante mais les animaux seront sacrifiés avant que la tumeur ne soit trop grosse, l'injection en intra-veineux sera la dissémination tumorale très importante partout pouvant induire perte de poids. Les prélevents de sang et l'analyse de la fluorescence par imagerie se feront sous anesthésie et peuvent engendrer un stress due à l'anesthésie. L'injection de molécules en intrapéritonéal ou en intraveuineux peut engendrer un stress.
Devenir
Les animaux seront euthanasiés à la fin de chaque procédure afin de prélever les organes, le sang et les tumeurs afin d'étudier l'impact du traitement appliqué.
Remplacement
La stratégie d’expérimentation sera une expérimentation en mesures répétées par observation en imagerie in vivo non invasive dans la mesure du possible. Ainsi, nous remplacerons dans la mesure du possible les mesures invasives par de l'imagerie, permettant de réduire le nombre d'animaux nécessaires.
Réduction
Le nombre d’animaux sera de 5 animaux maximum par groupe. Dans le cas d'une étude d'efficacité de thérapies anti-cancéreuses, il s'agira de distinguer les groupes d’animaux recevant la molécule à tester ou le traitement thérapeutique de référence. Nous respecterons ainsi la règle des 3R. Nous utilisons les tests statistiques adéquats en fonction des conditions variables d'expérimentation (t-test ou Wilcoxon ou Mann Withney).
Raffinement
Concernant les mesures de raffinement, les animaux, quelque soit le mode d'injection, seront observés tous les jours afin d’évaluer leur état général. Tout animal présentant une souffrance ou une détresse sera euthanasié. Pour cela, le comportement général de l’animal sera observé (posture, réaction à un stimulus externe tel que le bruit, manque d’appétit, hérissement des poils) et des mesures seront réalisées (poids, taille de la tumeur). Si l’animal perd du poids ou si la taille de la tumeur correspond à une prise de charge tumorale supérieure à 10% (volume max: 1600-1800 mm3) ou si la tumeur est nécrosée, l’animal sera euthanasié.
Choix des espèces
Le modèle souris est à la base de la compréhension de la pathologie cancéreuse et sont devenus les modèles fondamentaux dans la recherche biomédicale. Ils sont très utilisés dans le criblage de nouvelles molécules, car, du fait de la présence de nombreux gènes équivalents chez l’Homme et la souris, ils intègrent les caractéristiques de la pathologie humaine et aident à la compréhension de la résistance des cellules aux traitements. Ils présentent de plus des avantages pratiques tels que la croissance rapide, le cycle de reproduction court, la facilité de transport, de manipulation et d’adaptation aux différentes conditions expérimentales ainsi qu’un coût peu élevé. Enfin, ils ont déjà été décisifs pour la découverte de plusieurs molécules qui sont utilisés en clinique. La procédure utilise des animaux âgés d’environ 8 semaines car les transplantations de cellules cancéreuses sont plus efficaces chez les jeunes adultes.
Rôle de Rdh10 dans le contrôle des fonctions du système nerveux
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système nerveux
24 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Génétiquement modifiées pour être déficientes en vitamine A active, elles subissent une série de tests comportementaux moteurs et cognitifs, des examens de la rétine sous anesthésie et des injections répétées d'un marqueur, avant une mise à mort par dislocation cervicale ou perfusion intracardiaque pour prélever le cerveau. Le porteur indique vouloir caractériser les conséquences de cette déficience sur le système nerveux et la vision. Il affirme que le modèle murin "n'est pas remplaçable" et reste "indispensable", les modèles cellulaires ne reflétant pas selon lui la diversité des mécanismes in vivo.
Objectifs
La vitamine A et ses formes actives jouent des rôles très importants au cours du développement et dans la physiologie de divers organes. Ces molécules sont les ligands de certains récepteurs nucléaires qui contrôlent l’expression de gènes. Si les fonctions développementales de la vitamine A et de ses récepteurs sont bien caractérisées, les fonctions aux stades adultes restent encore mal connues. Ceci s’explique par le fait que des modèles murins génétiquement modifiés pour étudier la fonction de la vitamine A ne sont pas compatibles avec la survie de l’embryon. La solution trouvée pour palier à ce problème a été de produire un modèle murin génétiquement modifié, déficient en certaines formes actives de la vitamine A, mais supplémenté en celles-ci via l’alimentation maternelle, afin d’obtenir des embryons viables. Ces mutants ainsi obtenus pourront être analysés à l’âge adulte pour caractériser les défauts fonctionnels résultant d’une déficience en vitamine A. L’objectif de ce projet est de caractériser les conséquences liées à un déficit de la forme active de vitamine A : (1) au niveau du système nerveux central, en effectuant un ensemble de tests comportementaux pour analyser les fonctions motrices et cognitives ; (2) au niveau de la vision (les déficits visuels étant la première caractéristique de la déficience en vitamine A chez l’humain) par des analyses des performances visuelles; (3) après complétion des tests, les cerveaux des animaux seront utilisés pour des analyses moléculaires supplémentaires afin de déterminer si le déficit en vitamine A affecte la prolifération cellulaire, et d’analyser ses gènes cibles potentiels.
Bénéfices attendus
Des déficiences dans le métabolisme de la vitamine A se caractérisent chez l’Homme par des troubles de la vision. La vitamine A est obtenue dans l’organisme sous forme bioactive par une enzyme spécifique. Ces formes bioactives de la vitamine A sont ensuite capables de se lier à différents récepteurs pour réguler l’expression de gènes. Différents modèles murins spécifiquement mutants pour ces récepteurs ont été conçus mais ceux-ci ne permettent pas d’étudier les conséquences d’une déficience en vitamine A, contrairement à notre nouveau modèle murin. Celui-ci est déficient en l’enzyme spécifique permettant d’obtenir la vitamine A, privant l’animal de la forme bioactive de la vitamine A. Ainsi, grâce à des études comportementales et visuelles et des analyses moléculaires, les conséquences de cette déficience seront comparées aux différents modèles murins mutés pour les récepteurs de la vitamine A. Ce projet permettra pour la première fois de décrire précisément les conséquences comportementales et visuelles de souris déficientes en formes actives de la vitamine A. Des mutations de certains récepteurs de la vitamine A, avaient déjà été décrites chez l’Humain mais pas entièrement caractérisées, d’où l’intérêt de ce projet pour compléter les connaissances déjà acquises jusqu’ici. Des influences environnementales, notamment nutritionnelles, vont vraisemblablement impacter la santé des individus atteints. C’est pourquoi il est important de disposer de modèles mammifères permettant de reproduire ces anomalies, afin d’en tirer les bénéfices applicables à la santé humaine par la suite. En effet, ils permettent de caractériser les conséquences fonctionnelles et pathologiques, et de les traiter par des stratégies (nutritionnelles, pharmacologiques …) pouvant aussi être mises en œuvre chez les patients humains.
Procédures
Ici, nous voulons étudier les conséquences de la déficience en vitamine A sur le cerveau et les fonctions visuelles. Pour cela, nous réaliserons divers tests comportementaux cognitifs et moteurs sur l’ensemble des animaux utilisés ici (n=24, 12 contrôles ; 12 mutants). Ensuite, la moitié des animaux (n=12) recevront une anesthésie générale par voie respiratoire (pendant 5min) afin de visualiser la rétine et ses potentiels défauts (par observation du fond de l’œil par exemple) chez le mutant. Une semaine après, une seconde expérience sous anesthésie générale par injection dans l’abdomen d’anesthésique et d’analgésique (5sec) sera réalisée pour évaluer la réactivité de la rétine à des flashs lumineux. Enfin, pour caractériser l’effet moléculaire de la déficience en vitamine A, nous procéderons à la mise à mort de l’animal pour ensuite prélever le cerveau et réaliser des analyses moléculaires. Pour déterminer l’effet cellulaire généré par la mutation de l’enzyme spécifique, nous injecterons un produit chimique dans l’abdomen de l’autre moitié des animaux (n=12) pour marquer les cellules en croissance 2 fois par jour (matin et soir) pendant 3 jours pour augmenter le signal du marquage. A l’issue de la dernière injection, les animaux seront anesthésiés généralement et recevront une perfusion intracardiaque afin de fixer les tissus et de prélever le cerveau pour réaliser des analyses immuno-histochimiques. Aucun animal n’est maintenu en vie au cours de ces expériences car nous préleverons le cerveau pour réaliser des analyses moléculaires et immuno-histochimiques.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables ne dépasseront pas la douleur occasionnée par l’introduction d’une aiguille dans l’abdomen de l’animal pour les injections intra-péritonéales. En effet, les tests comportementaux à effectuer ne sont pas sujets à causer la moindre souffrance, et les analyses rétiniennes sont réalisées sous anesthésie générale sans endommager les yeux.
Devenir
Les animaux seront mis à mort de deux manières différentes : d’une part par dislocation cervicale qui permettent de prélever tous les organes nécéssaires pour les analyses moléculaires. D’autre part, une mise à mort par perfusion intracardiaque sera effectuée pour la réalisation de marquages immuno-histochimiques qui nécéssitent une fixation complète et homogène de l’échantillon prélévé.
Remplacement
Le modèle murin N’EST PAS REMPLAÇABLE et reste indispensable afin d’évaluer l’impact des mécanismes biologiques sur le comportement moteur ainsi que pour étudier les fonctions cérébrales. Il permet de même les investigations des fonctions visuelles dans le modèle le plus proche de l’Homme. En effet, la complexité biologique des signalisations par la voie rétinoïde ne permet par de remplacer les animaux par des modèles, par exemple cellulaires, parce qu’ils ne reflètent pas la diversité des mécanismes biologiques in vivo.
Réduction
Afin de REDUIRE au maximum le nombre d’animaux utilisés, le nombre d'animaux utilisés (groupes de 12, 6 expérimentaux, 6 témoins) correspond au nombre minimal d'animaux à inclure pour obtenir des données statistiquement exploitables selon les impératifs de réduction. Ces effectifs ont été déterminés d'après les données de la littérature et les procédures en vigueur à l'animalerie. Nous nous sommes basés sur des données obtenues, chez des souris de fond génétique mixte à la suite du test Openfield (le moins discriminant des tests effectués ici) ainsi que sur des données comportementales obtenues à la suite d’injection de composés pharmacologiques. Une différence significative entre les groupes sera recherchée par application d’un test two-way ANOVA, suivi de tests post-hoc. Il a été vérifié préalablement que la distribution des valeurs est normale avec ce type de test. La seule variable incompressible est le nombre de femelles gestantes qui permettra d’obtenir, dans les portées, le nombre de mutants requis pour les procédures. Dans l’optique de réduction, un nombre limité d’accouplements
Raffinement
En vue de RAFFINER les procédures, les animaux sont hébergés dans des conditions optimales et ils font l’objet d’un suivi adapté et de soins vétérinaires au besoin. Les expériences réalisées ici ne sont pas douloureuses. Elles consistent uniquement en des études comportementales, dans une plateforme phénotypique à la pointe de l’art (Institut Clinique de la Souris), effectuées en conditions standard sans aucune administration, par exemple, de composés pharmacologiques.
Choix des espèces
Pour étudier le rôle de la vitamine A et les conséquences physiopathologiques de sa dysfonction, la souris est un modèle optimal du fait de la similitude des génomes murin et humain, des grandes fonctions physiologiques, de l’existence de tests fonctionnels validés pour ce modèle, et de la possibilité de mettre en œuvre des approches préventives (nutritionnelles) ou thérapeutiques qui pourront être ensuite transposées vers l’Humain. Chez l’humain les déficiences en vitamine A se caractérisent par des troubles de la vision. Afin de mieux caractériser le rôle de la vitamine A dans ces troubles, nous utiliserons des animaux adultes (10 semaines).
Endometriose : validation de modèles souris et évaluation de l’efficacité de candidats médicaments
- Recherche appliquée
- Troubles urogénitaux
Des souris donneuses reçoivent trois injections d'œstradiol puis sont tuées pour récupérer leur tissu utérin, dont les fragments sont injectés dans l'abdomen de souris receveuses, porteuses d'une mini-pompe implantée sous anesthésie qui diffuse de la substance P, censée entretenir l'inflammation, ou du sérum physiologique. 2 400 souris femelles vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, toutes tuées à l'issue pour prélever leurs organes et de grands volumes de sang. Il s'agit de provoquer une forme profonde d'endométriose puis d'y tester des candidats médicaments, par voie veineuse, vaginale, abdominale, sous-cutanée ou par gavage, et le porteur s'attend à une douleur "persistante modérée ou sévère transitoire" et à une perte de poids d'environ 15 %. Avec 8 à 16 receveuses par groupe et une donneuse pour deux receveuses, il ne dit pas combien de molécules ni de groupes justifient un effectif de 2 400 souris.
Objectifs
L’endométriose est une maladie touchant environ 10% des femmes en âge de procréer. En France, il est estimé que 2.5 millions de femmes sont touchées. Il s’agit d’une maladie inflammatoire chronique de l’appareil génital féminin se caractérisant par une dissémination et un développement de muqueuse utérine (endomètre) en dehors de l’utérus. Les lésions peuvent se situer au niveau de la paroi musculaire de l’utérus (myomètre), des ovaires, ou dans la paroi abdominale sur le péritoine. Ces lésions sont associées à de la fibrose. Cette maladie entraîne des douleurs cataméniales importantes (dysménorrhée), des douleurs pelviennes, abdominales, ombilicales, lombaires chroniques, et une infertilité. Il n’existe pas à ce jour de traitement de l’endométriose, d’où l’importance de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Ce projet a pour but de développer un modèle murin (souris) d’endométriose profonde, la forme la plus grave d’endométriose. L’objectif est donc d’obtenir des lésions d’origine endométriale, encapsulées dans les tissus et/ou organes abdominaux environnants, et présentant des signes de métaplasie en muscles lisses, et des signes de fibrose importants. Une étude pilote sera réalisée afin de vérifier l’induction d’endométriose et que ces lésions remplissent les critères de l’endométriose profonde. Dans un second temps, des candidats de traitement de l’endométriose seront administrés aux animaux afin de tester leur efficacité.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de tester de nouveaux agents chimiques ou biologiques candidats pour une utilisation en préventif ou en curatif sur l’endométriose profonde. A terme, cela permettra l’introduction en clinique de nouvelles stratégies thérapeutiques pour cette maladie pour laquelle les options sont pour le moment limitées voire absentes.
Procédures
Ce projet vise à tester des molécules chimiques ou biologiques dans un modèle d’endométriose chez la souris. Pour mettre en place l’endométriose, un groupe de souris donneuses recevra trois injections de benzoate d’estradiol à D-7, D-5, D-3 qui développeront l’endomètre, puis ce groupe sera euthanasié pour récupération du tissu utérin. Plusieurs groupes de souris receveuses seront implantés avec une mini-pompe osmotique délivrant de la substance P ou du sérum physiologique à D-1,. La pose sera réalisée sous anesthésie générale, avec administration d’analgésiques : dérivé morphinique (Buprénorphine) et alpha2. La plaie sera ensuite désinfectée régulièrement et un cicatrisant (Dermaflon crème) pourra être appliqué. Si besoin, la suture sera reprise sous anesthésie à l’isoflurane. Ces souris recevront ensuite à D0 une injection intrapéritonéale de fragments utérins issus des souris donneuses. La substance P participera à la mise en place de l’inflammation caractéristique de l’endométriose. Les souris receveuses pourront recevoir un composé chimique ou biologique à tester, ou un placebo : Administrations intra veineuses, intra vaginales, intrapéritonéales, sous cutanées sous anesthésie générale si nécessaire ; intra musculaires, intra dermiques sous anesthésie générale avec analgésie systématique (buprénorphine) Administration per os : gavage sous contention Des prélèvements de sang et de tissu (après la mort) pourront être réalisés in vivo afin de doser des paramètres d’intérêt de la maladie et donc d’évaluer l’efficacité des composés administrés sur le développement de l’endométriose. Tous les animaux seront euthanasiés en fin de protocole.
Impact sur les animaux
Dans ce modèle, nous suspectons une douleur persistante modérée ou sévère transitoire, et des pertes de poids transitoires, c’est pourquoi il sera classé en sévère. Ce degré sera revu suite à l’étude pilote. Nous nous attendons à observer une perte de poids transitoire chez les animaux du fait de l’inflammation générée, environ 15%, au début de l’induction de la maladie (pendant la première semaine), avec ensuite une reprise de poids. Nous nous attendons aussi potentiellement à observer des signes de douleur chez les animaux, en particulier au début de l’induction de la maladie. En début d’étude, les animaux seront randomisés pour créer des groupes homogènes en poids, ce qui sera à l’origine de remaniements des groupes. La pose de mini pompe osmotique nécessitera une cicatrisation de la plaie chirurgicale suturée.
Devenir
Après les procédures, les animaux seront mis à mort afin de pouvoir procéder à la récupération des organes et de grands volumes de sang, nécessaires pour évaluer l’efficacité des composés testés sur la maladie d’intérêt.
Remplacement
Les molécules chimiques ou biologiques qui seront évaluées dans ce projet auront dans la mesure du possible été au préalable sélectionnées dans des tests in vitro afin de s’assurer de leur efficacité, de leur spécificité et de leur absence de toxicité apparente. Elles auront si possible aussi été sélectionnées sur leurs propriétés pharmacocinétiques in vivo. Cependant, l’ensemble de ces données est 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 vérifiée in vivo en choisissant le modèle animal se rapprochant le plus de la pathologie telle que décrite chez la femme.
Réduction
Un nombre minimum de 8 souris receveuses adultes par groupe sera nécessaire pour pouvoir observer une réduction significative de l’étendue des lésions et de leur fibrose suite à un traitement. Ce nombre pourra monter jusqu’à 16 en cas d’ajout d’autres paramètres devant être mesurés comme le dosage des cytokines, d’autres colorations en histologie et/ou l’expression de gènes dans les lésions, certaines analyses étant incompatibles les unes avec les autres. Par ailleurs, on comptera une souris donneuse pour deux souris receveuses.
Raffinement
Le poids des animaux sera suivi au moins deux fois par semaine, et quotidiennement en cas de perte de poids >10%. Des mesures adaptées seront mises en place pour les animaux perdant du poids. En cas de perte de poids constatée supérieure à 10% sur certains animaux, un gel nutritif ou de l’eau gélifiée et de la nourriture seront placés au fond de toutes les cages. Les expérimentateurs sont formés pour reconnaître ces signes. Une grille de scoring de douleur a été mise en place et sera raffinée après la première étude sur ce modèle. Elle sert à évaluer la douleur et le comportement des animaux.
Choix des espèces
- Les modèles d’endométriose sont bien documentés chez la souris. - Les études de toxicité pour toute nouvelle molécule chimique ou biologique devant être réalisées a minima sur une espèce rongeur (par exemple la souris), la connaissance de la dose active dans un modèle rongeur (par exemple la souris) est une donnée critique qui permet de calculer la fenêtre thérapeutique entre la dose active sur la pathologie et la dose toxique dans la même espèce. Des femelles sevrées (jeunes adultes de plus de 6 semaines) seront utilisés, le modèle d’endométriose profonde étant bien décrit chez les animaux adultes.