Rats
Effets d’un régime végétarien sur la biodisponibilité des protéines et acides aminés selon l’âge dans le modèle rat
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
200 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils sont placés en cage individuelle jusqu'à 48 heures pour recueillir urines et excréments malgré leur nature sociale, subissent des prélèvements sanguins répétés, puis sont tués pour prélever l'intestin et les organes. L'objectif est de mesurer la digestibilité des protéines d'un régime végétarien selon l'âge. Le porteur affirme qu'aucun modèle n'intègre l'ensemble des interactions entre alimentation, intestin et organes, et invoque une recommandation de la FAO sur l'usage du rat.
Objectifs
Les protéines végétales sont généralement de moins bonne qualité que les protéines animales car elles sont notamment moins digestibles, c’est-à-dire que suite à leur ingestion une plus faible partie est assimilée par l’organisme. Cela est dû à la présence dans les végétaux de composés spécifiques diminuant la digestibilité des protéines. Les régimes végétariens ont néanmoins des effets bénéfiques, notamment sur la flore intestinale dont les interactions avec les aliments peuvent influencer le fonctionnement du tube digestif, dont la digestion des nutriments. Cependant les effets à long terme de la consommation d’un régime essentiellement à base de plantes sur la digestion restent en grande partie inexplorés. Dans le contexte de la transition nutritionnelle vers des régimes plus végétalisés, il est important d’étudier si les composants alimentaires végétaux de l’alimentation améliorent ou au contraire altèrent la digestion et la physiologie intestinale. Cela permettra de déterminer si une consommation élevée d’aliments d’origine végétale entraîne une diminution générale de la digestibilité des protéines ou si une adaptation de la capacité digestive a lieu, permettant une optimisation de l’assimilation des protéines végétales. Cela est d’autant plus important pour les populations ayant des besoins spécifiques en protéines et pour qui les capacités digestives peuvent être diminuées, comme les personnes âgées. Ce projet a ainsi pour objectif de comprendre l’influence d'une alimentation riche en aliments végétaux sur l’assimilation par l’organisme des protéines végétales tout au long de la vie adulte. Pour cela, nous évaluerons les effets aigus et chroniques d'un régime riche en aliments végétaux sur la digestibilité des protéines et acides aminés d’une source protéique végétale, le métabolisme des protéines et la physiologie digestive en fonction de l’âge chez le rat.
Bénéfices attendus
Les résultats de ce projet apporteront de nouvelles connaissances sur la digestibilité des protéines végétales et son évolution avec le vieillissement. L'effet des aliments d'origine végétale sur l’assimilation des acides aminés sera déterminé à l'échelle du repas et du régime alimentaire, aux différents stades de la vie adulte. Cette approche globale permettra de considérer la composition complexe des aliments d'origine végétale et d'explorer l'équilibre entre les effets négatifs et bénéfiques des différents composants sur la santé intestinale et la digestion. Cela permettra de fournir des opportunités uniques pour comprendre comment les régimes à base de plantes ont un impact sur la physiologie de l'intestin et la digestion des protéines. En outre, nos résultats fourniront des données importantes sur la digestibilité des protéines et des acides aminés chez les individus âgés, qui n'est pratiquement pas documentée à l'heure actuelle. Ce projet aidera à comprendre les changements physiologiques de l'intestin impliqués dans la diminution des capacités de digestion liée à l'âge. De telles informations sont essentielles pour mieux estimer les besoins en protéines et acides aminés et développer des stratégies nutritionnelles pour prévenir une possible inadéquation entre les apports et les besoins dans la population générale et âgée. L’ensemble des résultats de ce projet permettront de soutenir une promotion éclairée d'un régime alimentaire plus sain et durable.
Procédures
Durant l’ensemble du projet, les animaux seront pesés régulièrement (3 à 5 fois/semaine). Des régimes omnivores et végétariens répondant aux besoins des rats seront donnés aux animaux. Trois prélèvements sanguins sur animal vigile sont réalisés lors du projet sur l’ensemble des rats, avec du matériel spécifique afin de limiter la durée et le stress engendrés par ce geste ; la durée ne dépasse pas 5 minutes par prise. L’ensemble des animaux recevra également 30 minutes avant la mise à mort des animaux, une injection réalisée sous anesthésie gazeuse en moins de 3 minutes. Pour 104 rats, afin de collecter leurs urines et fèces, les rats sont placés 3 fois pendant le projet pour une durée limitée (48 h) dans des cages individuelles spécifiquement conçues pour ces recueils. Pour 104 rats, une anesthésie gazeuse brève est réalisée 3 fois au cours du projet afin d’évaluer des paramètres de composition corporelle dans un appareil d’imagerie.
Impact sur les animaux
Les animaux sont hébergés en cage individuelle en permanence ou ponctuellement selon la procédure. En effet, pour évaluer la digestibilité des protéines et des acides aminés, il est nécessaire de mesurer précisément la prise alimentaire et de collecter les urines et fèces. Les animaux doivent donc être placés dans des cages individuelles et cela peut induire un stress lié à l’isolement car les rats sont des animaux vivant habituellement en groupe. Les prélèvements sanguins sont susceptibles d’induire de la douleur et un stress modéré.
Devenir
Les animaux sont mis à mort à la fin de chaque procédure car la détermination de la digestibilité des protéines ainsi que l’évaluation des effets d’un régime végétarien sur la physiologie digestive nécessitent la collecte des contenus de l’intestin et de différents organes.
Remplacement
L’objectif du projet est d’étudier l’impact d’une alimentation végétarienne sur la digestibilité des protéines, le métabolisme des protéines et la physiologie digestive en fonction de l’âge. Cette approche globale nécessite d’utiliser des modèles animaux, permettant de faire varier l’alimentation à l’échelle du repas ou du régime, de prendre en compte les adaptations de l’organisme et l’effet de l’âge. Aucun modèle ne peut intégrer l’ensemble de ces paramètres dans un système complexe permettant de modéliser l’ensemble des interactions entre l’alimentation, l’intestin et les organes associés.
Réduction
Le nombre minimum d’animaux par groupe a été calculé à 16 rats (8 mâles et 8 femelles) /groupe à partir de données comparables déjà publiées afin de garantir qu’avec ce nombre d’animaux les résultats soient interprétables. Les résultats pour chaque groupe sont comparés entre eux à l’aide de tests statistiques adaptés.
Raffinement
Afin de limiter l'impact de l'hébergement individuel, les cages sont en plexiglas transparent permettant le plus d’interactions visuelles entre les animaux et elles sont enrichies avec des tunnels en plexiglas opaque. Lorsqu’ils sont hébergés en cage individuelle sur une durée supérieure à 48 h, les animaux sont regroupés (entre animaux de même sexe et de même âge), tous les jours de la semaine (hors week-end) durant 2 h par jour dans des cages collectives (2-5 animaux par cage en fonction de leur âge/poids). Ces périodes de regroupement permettent aux animaux d’exprimer leur comportement d’exploration et d’interaction sociale. Les prises de sang sont réalisées par un personnel expérimenté sur cet acte technique avec du matériel spécifique, ce qui permet de limiter le temps et le stress engendré. De plus, l’animal est habitué à l’emmaillotage dans un tissu lors des pesées quotidiennes afin de limiter le stress induit par ce même emmaillotage lors des prises de sang. La manipulation régulière des animaux par les mêmes expérimentateurs pour les mesures du poids et de la prise alimentaire permet de suivre de manière rapprochée l’état de santé des animaux et de détecter des modifications éventuelles de leur état physique ou de leur comportement. Enfin, des points limites seront appliqués, au-delà desquels les animaux seront temporairement ou définitivement sortis des procédures.
Choix des espèces
Le régime alimentaire et le système digestif du rat présentent des similarités suffisamment importantes avec ceux de l’être humain pour qu’une extrapolation des résultats obtenus soit envisagée. Ainsi, l’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO) préconise de spécifiquement utiliser l’être humain, le porc ou le rat pour l’évaluation de la digestibilité des protéines (critère principal du projet). Des rats mâles et femelles jeunes (5 semaines), d’âge moyen (10 mois) et âgés (18 mois) sont inclus car nous étudions l’effet de l’âge.
Évaluation, dans un modèle de rat, de l’efficacité et de la toxicité d’une stratégie de ciblage spécifique de cellules de la rétine, à l’aide vecteur dérivé du virus adéno-associé (AAV) modifié chimiquement au niveau de la capside.
- Recherche appliquée
- Troubles sensoriels
570 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Un vecteur viral modifié est injecté directement sous la rétine des deux yeux sous anesthésie, suivi d'imageries et d'électrorétinogrammes répétés, puis les yeux, le foie et le sang sont prélevés après mise à mort. L'objectif est de tester si une modification chimique de l'enveloppe du vecteur le dirige mieux vers la rétine. Le porteur affirme que la rétine ne peut être reconstituée "parfaitement in vitro" et retient le rat pour la taille de son œil, plus commode à injecter.
Objectifs
Parmi les vecteurs viraux, ceux qui dérivent du parvovirus humain Adéno-Associé (AAV) sont aujourd’hui considérés comme les outils les plus performants pour le traitement par thérapie génique des maladies génétiques. L’AAV de serotype 2 (AAV2) est capable d’infecter une large gamme de cellules in vivo chez le mammifère comme les cellules musculaires, les hépatocytes ou les neurones ce qui explique en partie sa popularité. Ce sérotype a d’ailleurs été utilisé en clinique pour le transfert de gène dans le foie notamment dans le premier essai clinique sur hémophilie B. Ces propos optimistes sont néanmoins pondérés par des limites : •Le tropisme très large des AAV qui peut être à l’origine d’une expression du transgène dans d’autres tissus que celui ou ceux où l’expression du transgène est souhaitée. •Il reste nécessaire d’injecter des doses importantes qui peuvent entrainer une immuno-toxicité au détriment de l’effet thérapeutique Ces principaux inconvénients sont à l’origine de ce projet de recherche car nous pensons qu’une modification chimique ciblée, pourrait changer l’adressage des vecteurs vers l’organe d’intérêt, ici la rétine. Ce projet consiste à modifier chimiquement la capside (l’enveloppe) des vecteurs dérivés du Virus Adéno-Associé de type 2 et 8 (AAV2 et AAV8). Il repose sur le couplage à la surface des vecteurs de molécules chimiques ayant théoriquement des propriétés de ciblage de cellules rétiniennes. Ces modifications pourraient permettre d’augmenter « l’activité spécifique » ou encore « l’index thérapeutique » de la particule virale recombinante. Parmi les conséquences souhaitées, ces particules virales modifiées pourraient favoriser la transduction spécifique de la rétine ce qui ouvrirait notamment des possibilités de réduction des doses administrées. Des premiers tests seront effectués sur différents types de cellules en culture pour évaluer l’effet de la modification chimique sur le vecteur. Cependant, les modèles in vitro ne peuvent s'approcher de la complexité des interactions entre le vecteur et l’environnement biologique in vivo. Il est également impossible de vérifier la bio-distribution et l’index thérapeutique de ces particules modifiées sur des cellules en culture. L'utilisation du rat est donc justifiée pour évaluer ces différents paramètres in vivo.
Bénéfices attendus
Le projet a pour objectif de déterminer l’infectiosité des AAV (virus adéno-associé) modifiés en les injectant chez des rats sains par voie sous-rétinienne. Il repose sur le couplage de molécules chimiques à la surface de la capside d’AAV ayant théoriquement des propriétés de ciblage de cellules rétiniennes. Ces modifications pourraient permettre d’augmenter « l’activité spécifique » ou encore « l’index thérapeutique » de la particule virale recombinante. Parmi les conséquences souhaitées, ces particules virales modifiées pourraient favoriser la transduction spécifique de la rétine qui ouvrirait notamment des possibilités de réduction des doses administrée et donc le risque de réaction immunitaire.
Procédures
(i) Injection sous-rétinienne, des vecteurs chimiquement modifiés dans les 2 yeux ou en intra-veineuse : Geste réalisé une fois par animal sous anesthésie générale, durée de l’anesthésie 30 minutes maximum pour les rats et de quelques minutes pour l’intra-veineuse. (ii) Imagerie rétinienne : Geste réalisé sous anesthésie générale, le jour de l’injection et le jour de l’euthanasie. Durée de l’anesthésie 20 minutes maximum pour les rats. (iii) Test de fonctionnalité de la rétine : Geste réalisé sous anesthésie générale, pour les rats une fois par mois, Durée de l’anesthésie 30 minutes maximum pour les rats. (iv) Prélèvements sanguins : Geste réalisé sous anesthésie générale, pour les rats. Durée du geste, 5min environ.
Impact sur les animaux
Nous nous attendons à une douleur minime liée à l’injection sous rétinienne ou intra-veineuse. Cette douleur ne devrait pas dépasser les 12 heures post chirurgical. Les animaux peuvent être stressés par les anesthésies répétées mais seront surveillés au moins une heure après leur réveil par l’expérimentateur. La récupération devrait être rapide car les animaux seront sous anesthésie.
Devenir
L'euthanasie de tous les animaux est nécessaire pour obtenir les prélèvements (sang, yeux, foie…) sur lesquels s'appuieront les analyses moléculaires, biochimiques, immunologiques et histologiques réalisées.
Remplacement
La rétine, structure complexe composée de multiples couches de neurones et cellules nourricières, ne peut être reconstituée parfaitement in vitro. Il existe aujourd’hui des protocoles modélisant la rétine à partir de cellules souches différentiées, mais l’interaction complexe du cycle visuel ne peut pas être testée in vitro. L’utilisation de modèles animaux est donc la seule option pour étudier la pathophysiologie et le transfert de gènes dans la rétine avant de commencer des études cliniques chez l’homme. L’œil du rat étant 5 fois plus gros que l’œil de souris, l’injection sous-rétinienne est plus facile à réaliser chez le rat, avec une distribution du produit plus homogène entre les individus. La taille de l’œil de rat permet également d’avoir suffisamment de matériel pour réaliser les analyses post-mortem.
Réduction
Le nombre d'animaux par groupe a été évalué pour être un nombre minimal, sans qu'il soit excessif, permettant d'assurer la robustesse des résultats. Il est basé sur notre expérience précédente de précédents projets, lors desquels des résultats cohérents et reproductibles ont pu être obtenus dans des groupes de ces tailles. Le nombre d’animaux par groupe a été choisi pour les analyses post-mortem et généré par une analyse de puissance (puissance de 80% et significativité de 5%). Le nombre d’animaux inclus dans les groupes injectés avec le vecteur thérapeutique est plus important que le nombre d’animaux inclus dans les groupes injectés avec une solution saline, pour tenir compte du fait d’une certaine variabilité de l’efficacité thérapeutique. Avec 10 animaux (20 yeux) maximum par groupe nous pourrons réaliser un certain nombre d’analyses post-mortem avec des analyses statistiques pertinentes : marquages immunohistochimiques), des analyses de biologie moléculaire et biochimiques. Les facteurs d’évaluation principaux seront la quantification de l’expression de la GFP, la présence ou non s’il y a une réponse immunogénique contre le vecteur et une analyse statistique sur les amplitudes en ERG (électrorétinogramme).
Raffinement
Toutes les interventions sur animaux se feront sous anesthésie générale et locale renforcée si nécessaire par des compléments analgésiques et anti-inflammatoires appropriés et une régulation de leur température, pour réduire la contrainte imposée aux animaux. Les animaux sont observés quotidiennement et le vétérinaire de l’installation sera alerté dès l’apparition de signes cliniques afin d’adapter le suivi et les soins aux animaux. Pour leur bien-être, les animaux sont hébergés à plusieurs par cage (dans la limite réglementaire) dans un milieu enrichi comprenant des frisottis de papier, buchettes de bois et tunnels pour les rats. L’enrichissement sera renforcé si un animal se retrouvait en hébergement seul. Les animaux auront accès à la nourriture et à l’eau ad libitum. L'application de critères d'arrêts nous permettra d'intervenir immédiatement dès le moindre signe de souffrance en utilisant des traitements antalgiques appropriés ou de décider d'une mise à mort prématurés.
Choix des espèces
Le rat est un bon modèle pour l’évaluation d’un traitement par thérapie génique avec un œil suffisamment large permettant une distribution uniforme du fluide sous la rétine. De plus, les modèles utilisés ici sont des rats non albinos, ayant une acuité visuelle moins impactée par l’âge ce qui nous semble cohérent pour l’analyse de l’impact de vecteur sur l’intégrité et la structure de la rétine. Les rats seront utilisés à l’âge d’un mois pour que leur manipulation soit plus aisée et que l’injection soit plus simple. Plus l’âge augmente plus la taille de l’œil est importante et plus le maintien de l’œil pour l’injection est complexe. Si l’injection est simplifiée, elle prendra moins de temps, l’anesthésie sera de plus courte durée et les résultats seront plus reproductibles.
Etude de l’apparition des déficits cognitifs et des différences inter individuelles au cours du vieillissement chez la femelle rat.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
150 rates vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent des prélèvements de sang à la queue, quatre injections sous-cutanées et un test de mémoire en piscine répété huit jours, avec un hébergement individuel de seize jours, pour étudier les différences de déclin cognitif au cours du vieillissement. Le porteur reconnaît que la contention destinée à étudier la réponse au stress est "forcément" génératrice de stress et signale un risque d'infection aux sites d'injection. Il conclut qu'une telle approche intégrée ne peut être menée in vitro ni in silico.
Objectifs
Il est maintenant bien établi qu’il existe une formation de nouveaux neurones tout au long de la vie dans l’hippocampe des mammifères (y compris l’Homme), et que ce phénomène joue un rôle dans la mémoire. L’hippocampe est une structure clé impliquée dans les processus de mémoire. Les nouveaux neurones nés à l’âge adulte s’intègrent aux réseaux des neurones formés au cours du développement. Ces nouveaux neurones, appelés néo-neurones, sont cruciaux pour l’apprentissage et la mémoire. Au cours du vieillissement, certains individus présentent un déficit de mémoire beaucoup plus précocement que d’autres. Ces individus sont dits vulnérables alors que d’autres individus sont dits résilients car ils conservent une bonne mémoire au cours du vieillissement. La compréhension de ces différences inter-individuelles est une étape clé pour le développement de stratégies innovantes visant à prévenir les troubles de mémoire liés à l'âge. Toutes les études menées ou en cours dans notre laboratoire se sont limitées au rat mâle du fait de l’impact du cycle hormonal sur cette formation de nouveaux neurones au cours de la vie. L’objectif de ce projet est d’étudier l’apparition chez la femelle de déficits de mémoire au cours du vieillissement avec deux populations dites vulnérable (mauvaise mémoire) et résiliente (bonne mémoire) et de voir si cela apparaît au même âge que le rat mâle.
Bénéfices attendus
Le déclin cognitif associé au vieillissement, dont la maladie d'Alzheimer est la forme la plus extrême, représente un problème de santé majeur auquel la société occidentale est confrontée. Compte tenu de l'augmentation du nombre de personnes âgées, le fardeau économique de ces troubles est élevé ; il s'agit actuellement du problème de santéle plus coûteux dans l'UE. Il est donc de plus en plus important de comprendre les changements cognitifs quiaccompagnent le vieillissement aussi bien normal que pathologique. L’une des plaintes cognitives les plus courantes chez les personnes âgées est l'altération de la mémoire. Aussi, comprendre pourquoi certains individus conservent de bonnes capacités de mémorisation, alors que d'autres présentent une perte de mémoire impactant leur vie quotidienne, est essentiel pour développer de nouvelles approches thérapeutiques pour lutter contre les troubles cognitifs liés à l'âge. Notre étude permettra d’étudier l’apparition de différences inter-individuelles chez la femelle au cours du vieillissement, de comparer les résultats à ceux obtenus chez le mâle et voir si ces différencesapparaissent dans une même fenêtre de temps.
Procédures
3 gestes techniques seront réalisés : *Prélèvement de sang à la queue : Le sang est prélevé à l’extrémité de la queue sur animal vigile (2 min). L’opération est renouvelée 30, 60 et 120 minutes plus tard (4x2 = 8min). *Injections sous-cutanées : Elles sont réalisées sur animal vigile. Les animaux reçoivent au total 4 injections (durée préhension de l’animal + injection = 3 min, durée totale par animal 4x3 = 12 min). *Test de comportement : il s’agit d’un test de mémoire. Les rats font chaque jour 4 essais, pendant 8 jours. Pour chaque essai, les animaux passent 90s maximum dans le test (temps maximum passé dans le test au cours d’une session = 4 x 90s = 360s = 6 min, temps total maximum passé dans le test = 8j x 6min= 48min). Généralement la durée totale moyenne passée dans la piscine est de 21min 20s (8j x160s en moyenne = 1280s = 21min20s).
Impact sur les animaux
Comme tout projet incluant des contentions et des injections (prélèvement de sang, injections sous-cutanées), il est possible que des effets indésirables surviennent malgré notre vigilance et la mise en place de procédures adaptées. Tout d’abord concernant la contention afin d’étudier la réactivité de l’axe corticotrope en réponse à un stress, nous savons que cela sera forcément générateur de stress puisqu’il est nécessaire à l’étude. Ensuite, même si cela est relativement rare, il est possible que les sites d’injection (sous-cutanée) ou les plaies chirurgicales (incision de la queue) s’infectent ou deviennent douloureux. Enfin, au sujet de l’isolement certes les animaux seront hébergés en cage individuelle pendant 16 jours mais les nuisances liées à cela seront limitées. En effet l’hébergement ne se fait pas en portoir isolé ainsi les animaux restent en contact visuel, olfactif et sonore.
Devenir
A l’issue de toutes les expériences, les animaux seront mis à mort en vue d’analyses réalisées sur leur cerveau.
Remplacement
Dans ce projet, nous souhaitons étudier in vivo l’apparition de différences inter-individuelles mnésiques chez les femelles au cours du vieillissement. Il s’agit d’une approche intégrée nécessitant les capacités cognitives de l’animal. Un tel travail ne pourrait être effectué par une approche in vitro, ou in sillico, et nous ne pouvons donc recourir à des techniques de remplacement.
Réduction
Le nombre de rats par groupe a été évalué sur la base des travaux précédents en tenant compte des problèmes de santé inhérents au vieillissement : les animaux développant arthrites, tumeurs, cécités, cataractes étant exclus. Une analyse préalable des données sera réalisée afin de vérifier la possibilité de poursuivre l’analyse. Les effectifs ont été déterminés de façon à pouvoir effectuer des tests statistiques sur un nombre de rats suffisant pour obtenir des résultats cohérents. De plus, notre schéma expérimental prévoit la possibilité de réduire le nombre de lots d’animaux en fonction des premiers résultats obtenus, les effectifs pourront ainsi être revus à la baisse si les différences inter-individuelles apparaissent dès les premiers âges étudiés.
Raffinement
Hébergement : Dès leur arrivée, les animaux seront hébergés par 2 en cages collectives enrichies (sizzle pad : lanières de papier kraft vierge) afin de réduire l’ennui et le stress. Une semaine avant le début du test comportemental, les animaux passeront en hébergement individuel enrichi (lanières de papier kraft vierge). Le contact visuel, olfactif et sonore entre les animaux sera maintenu. Les femelles seront observées quotidiennement par le personnel zootechnique (motricité et réactivité, aspect général et aspect du pelage) et manipulés mensuellement jusqu’à leur sacrifice. Elles seront stabulées dans une animalerie avec une température maintenue constante, une hygrométrie contrôlée et cycle lumière-obscurité de 12h. L’accès à la nourriture et à l’eau sera illimité et un changement de litière sera effectué chaque semaine. Gestion de la douleur : en cas d’apparition d’une zone de dépilation et d’irritation au niveau du site d’injection sous-cutanée, nous appliquerons une pommade désinfectante et cicatrisante et ce jusqu’à disparition des symptômes et évaluerons la douleur de l’animal le cas échéant, avec des grilles. Ces grilles sont remplies par l’expérimentateur jusqu’au sacrifice des animaux. Plus le score est élevé plus le bien-être de l’animal est menacé et des points limite ont été définis. Si nous n’observons pas d’amélioration de l’état de l’animal après traitement, nous ferons intervenir la vétérinaire responsable. Enfin, en l’absence d’amélioration sous 48h, l’animal sera euthanasié.
Choix des espèces
Le modèle utilisé dans ce projet est le rat. La complexité du système nerveux des mammifères et des comportements qu’il sous-tend rend impossible leur reproduction in vitro ou chez des organismes d’une plus faible complexité neurophysiologique (invertébrés par exemple). Le rat est un modèle classiquement utilisé en neurosciences, notamment pour des études comportementales telles que celles réalisées auparavant au sein du laboratoire. De plus, la néo-neurogenèse hippocampique est un phénomène conservé au sein des mammifères, chez le rat, chez le singe et chez l’Homme. Enfin, cette étude vient compléter nos investigations menées depuis plus de 20 ans sur cette espèce, permettant ainsi de s’appuyer sur une solide expertise et une base de données importante (continuité et contrôle des résultats). Les rats seront réceptionnés à l’âge de 10 semaines afin d’être âgés de 12 semaines au moment des injections sous-cutanées. Les différentes études seront réalisées 5 à 15 mois après ces injections. Nous utiliserons ainsi des animaux adultes à différents stades de vieillissement :1) adulte : 8 mois ; 2) milieu de vie : 12 mois ; 3) fin de vie : 18 mois. Ces âges ont été choisis car ils permettent d’étudier les différences inter-individuelles et le recrutement des néo-neurones nés à l’âge adulte dans l’apparition de déficits mnésiques.
Evaluation de probiotiques dans un modèle préclinique de maladie de Parkinson
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
1 224 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance modérés à sévères, 504 étant classés en souffrance sévère. Un modèle de maladie de Parkinson leur est induit, puis ils subissent des gavages quotidiens jusqu'à huit semaines, des tests moteurs et cognitifs et un isolement à jeun pour mesurer le transit intestinal, avant mise à mort pour prélèvement d'organes. Le porteur indique attendre perte de poids, troubles moteurs, cognitifs et gastro-intestinaux liés au modèle. Il conclut qu'aucune méthode in vitro ou in silico ne reproduit l'ensemble des symptômes et qu'il est "nécessaire" de travailler sur un "organisme entier".
Objectifs
La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative qui représente un problème majeur de santé publique. Son diagnostic clinique repose sur des symptômes moteurs : rigidité, tremblements, altération des réflexes posturaux et bradykinésie. Il existe de nombreuses autres complications dues à cette maladie : troubles cognitifs et sensoriels, douleurs, troubles du sommeil par exemple. Quatre-vingts pour cent des patients atteints de la maladie de Parkinson ont également des troubles gastro-intestinaux, qui précèdent généralement l’apparition des troubles moteurs, et qui empirent avec la progression de la maladie. Il s’agit généralement de constipation, mais aussi de reflux ou de gastroparésie. L’étiologie de la maladie de Parkinson reste mal connue même si l’on sait que des facteurs environnementaux tels que l’exposition à des pesticides favorisent son développement. Le modèle de maladie de Parkinson induit par l’administration de roténone (pesticide) chez le rongeur est très documenté. Ce modèle induit des lésions comparables à celles retrouvées chez les malades : troubles moteurs, perte de neurones dopaminergiques, et accumulation d’α-synucléine. De plus, il a été montré que la roténone induit des symptômes gastro-intestinaux et une altération du microbiote intestinal chez le rat. Des études précliniques montrent que les probiotiques pourraient avoir un effet bénéfique dans les différents symptômes de la maladie de Parkinson. Le projet ici proposé s’articule en 2 étapes : la première consiste à développer un modèle préclinique de la maladie de Parkinson chez le rat via une administration par voie orale de roténone, la seconde consiste à tester les effets potentiellement bénéfiques de probiotiques avec ou sans substances pharmacologiques sur ce modèle.
Bénéfices attendus
Ce projet a pour but d’évaluer l’efficacité de probiotiques associés ou non avec des substances pharmacologiques sur les symptômes neurologiques et gastro-intestinaux induits par la maladie de Parkinson. Cette maladie touche environ 1% de la population de plus de 60 ans et représente un problème majeur de santé publique, d’autant plus que son incidence croît en raison du vieillissement de la population. Les traitements actuels ont une efficacité qui ne perdure pas dans le temps avec de nombreux effets secondaires, il est donc important de développer de nouveaux traitements.
Procédures
Les traitements nécessiteront des gavages quotidiens sur animaux vigiles. Ceux-ci seront effectués par du personnel expérimenté pour limiter le stress de l'animal et avec des sondes souples pour limiter les irritations et auront lieu pendant 8 semaines maximum. Des test comportementaux qui évaluent les performances motrices et cognitives seront également réalisés sur des animaux vigiles. Ceux ci auront lieu pendant une semaine maximum et pourront varier entre 2 et 15 minutes. Enfin, certains animaux pourront être mis à jeun et isolés quelques heures afin d’évaluer le temps de transit intestinal.
Impact sur les animaux
Dans ce modèle, différents symptômes sont attendus puisqu’il s’agit de reproduire les symptômes de la maladie de Parkinson décrits dans la littérature scientifique : perte de poids, troubles moteurs, cognitifs et troubles gastro-intestinaux. Certains traitements nécessiteront des gavages quotidiens sur animaux vigiles. Ceux-ci seront effectués par du personnel expérimenté pour limiter le stress de l'animal et avec des sondes souples pour limiter les irritations et auront lieu pendant 8 semaines maximum. Un stress dû à l’isolement des animaux lors de la mesure du temps de transit peut également avoir lieu.
Devenir
Les animaux seront mis à mort à la fin des procédures afin d’effectuer des prélèvements d’organes pour des études histologiques.
Remplacement
La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative complexe avec des symptômes qui touchent différents organes. Les méthodes expérimentales in vitro ou in silico ne permettent pas de reproduire l’ensemble des symptômes de cette maladie, il est donc nécessaire de travailler sur un organisme entier.
Réduction
La variabilité des réponses aux effets d’un traitement donné par voie orale chez le rongeur justifie une taille minimale de groupe de 12 animaux par condition expérimentale. Un effectif inférieur exposerait à un risque de devoir reproduire les procédures pour valider statistiquement la solidité des résultats obtenus par une analyse de la variance. En cas de résultat significatif, les différences entre chaque groupe et le groupe contrôle seront explorées à l’aide d’un test de comparaisons multiples adapté.
Raffinement
Les animaux seront hébergés à plusieurs afin de maintenir leur socialisation et dans des cages enrichies. Les administrations par voie orale seront effectuées sur des animaux vigiles par du personnel expérimenté, à l’aide de sondes souples pour limiter les irritations. Les symptômes moteurs induits par un traitement à la roténone seront évalués quotidiennement, et un raffinement de l’hébergement sera mise en place si ceux-ci sont importants (e.g. croquettes posées sur le sol de la cage ou la mise à disposition d’aliment semi-liquide pour faciliter la prise alimentaire). Les animaux seront observés attentivement en respectant les points limites mis en place. Ils seront mis à mort en cas de dépassement des points limites mis en place pour limiter la douleur, la souffrance et l’angoisse.
Choix des espèces
Après une étude de la littérature scientifique, les rongeurs sont des modèles fréquemment décrits. Le rat a été choisi car les quantités de fèces qu'il génère sont plus importantes que chez les souris, ce qui permet de limiter le nombre d'animaux utilisés. Etant donné les modèles décrits dans la littérature, des animaux adultes seront utilisés pour toutes les procédures.
Criblage chez le rat (Rattus norvegicus) de molécules d’intérêts dans le traitement des maladies de la contraction musculaire.
- Recherche appliquée
- Troubles musculosquelettiques
1 377 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à modérés. Ils reçoivent une injection intramusculaire de molécules myorelaxantes, dont certaines jamais testées sur des animaux, puis passent le test du "digit abduction score", une simulation de chute évaluant le réflexe d'écartement des doigts, avant mise à mort pour prélever les muscles. Le porteur indique attendre pour principales nuisances le stress de la contention et une douleur liée à l'injection. Il juge la pertinence des modèles cellulaires "encore débattue" et conclut qu'ils ne prennent pas en compte la diffusion dans le muscle.
Objectifs
Ce projet a pour objectif de caractériser une nouvelle génération de produits potentiellement d’intérêt identifiés récemment. Cette étude a pour objectif de caractériser le pouvoir myorelaxant de nouvelles molécules ; ces molécules ont été décrites dans la littérature scientifique, notamment en termes d’efficacité in vitro sur les cellules cibles (IC50). Dans cette étude, le produit sera injecté localement aux rats, dans les membres postérieurs pour un suivi de de la tolérance sur un petit nombre d’animaux dans un premier temps. Puis dans un second temps, nous réaliserons un suivi du « digit abduction score » (DAS : Procédure qui consiste en une simulation de chute afin de verifier le reflexe d'ecartement des doigts de la patte pour se receptionner). Cette procédure (injection et test DAS) est brève, indolore, et peu stressante pour les animaux. Nos produits seront comparés au traitement actuel de référence afin de s’assurer de leur bénéfice.
Bénéfices attendus
Les troubles du mouvement sont des maladies neuromusculaires, qui handicapent durablement les patients et ont donc un impact sociétal important. La dystonie, par exemple, est un trouble qui se caractérise par des contractions musculaires involontaires, pouvant entraîner des mouvements répétitifs ou des postures figées. La spasticité musculaire, quant à elle, est considérée comme une sur-contraction inhabituelle et involontaire du ou des muscles. Ce trouble du système nerveux central résulte en une crispation et une rigidité accrue du muscle touché. Le traitement de ces maladies implique généralement la prescription de traitements administrés oralement : le baclofène, les benzodiazépines, le dantrolène… Ces traitements systémiques comportent cependant tous des effets secondaires conséquents. Alternativement, l’injection intramusculaire de certains produits directement dans le muscle affecté peut soulager ces malades : le phénol ou la toxine botulique. Cette approche présente des avantages devant celles présentées précédemment, notamment concernant les effets secondaires. Cette approche doit encore être optimisée : les patients et soignants attendent des myorelaxants offrant encore moins d’effets secondaires, capables d’être efficaces rapidement après l’injection, et dont les effets seraient durables. L’objectif de notre projet global est de mettre en évidence les effets bénéfiques de l’utilisation locale de différents produits myorelaxants novateurs à effet rapide et durable, sur la contraction musculaire pour les patients souffrant de troubles du mouvement comme la dystonie et la spasticité. Au cours d’une étude princeps, nous avons pu identifier plusieurs produits présentant une activité myorelaxante d’intérêt ; ensuite, grâce aux différents projets déposés, nous avons avancé notre premier Lead quasiment au terme de son développement préclinique. Chacun des produits identifiés au cours de l’étude princeps semble avoir des caractéristiques pharmacologiques différentes : certains induisent une myorelaxation très rapide, et d’autres offrent un effet durable par exemple . Or, selon la maladie neuromusculaire, le besoin clinique est différent, et donc chaque caractéristique est plus ou moins critique. Nous visons ainsi le développement de plusieurs produits, car nous envisageons la possibilité de positionner chacun des produits finaux pour le traitement de différentes maladies neuromusculaires.
Procédures
Les animaux seront soumis à : - Injection intramusculaire = 1 injection, durée 30 secondes / animal - Pesée des animaux = maximum 8 pesées / animal => 30 secondes / pesée => 4 minutes / animal - Test du DAS (uniquement pour les animaux suivant la procédure 2) = 30 sec / test DAS (environ 28 stimulations sur la durée de l'étude / animal ) => 14 minutes / animal
Impact sur les animaux
Bien que certaines des 25 molécules de ce projet n’aient jamais été injectées chez l’animal, elles font partie de la même famille. Or, certains membres de cette famille ont été injectés, sans aucun signe clinique rapporté. Nous n’attendons ainsi pas de signe clinique particulier après injection de nos molécules. De plus, dans le cadre de nos procédures, les nuisances attendues sont : le stress des animaux dû à la contention pour l’injection et le test du DAS ; une douleur liée à l’injection i.m.
Devenir
Tous les animaux des différentes procédures seront euthanasiés car les muscles injectés seront prelevées pour des analyse histo-pathologiques.
Remplacement
Le remplacement ne peut pas être assuré dans cette étape du programme de travail, car la pertinence des modèles cellulaires de coculture est aujourd’hui encore débattue, et de tels modèles ne prennent de toute façon pas en compte le paramètre de diffusion (qui est essentiel lorsqu’on s’intéresse au profil pharmacodynamique des composés). Le test DAS nous permet au contraire de mesurer l’activité myorelaxante tout en prenant en compte ce paramètre.
Réduction
Pour la réduction, les études précédemment réalisées nous ont donné un certain recul sur la taille des groupes nécessaire pour obtenir des résultats statistiquement significatifs ; Nous utiliserons donc le nombre minimal d’animaux par groupe permettant d’arriver à une conclusion. Soit 6 animaux par groupe.
Raffinement
Concernant le raffinement, les animaux seront hébergés en groupe de 2 avec enrichissement du milieu, et surveillés quotidiennement permettant un suivi clinique de chaque animal. Ainsi, des points limites sont mis en place durant tout ce projet permettant de définir des critères d’arrêt si nécessaire Nos études précédentes nous ont permis un raffinement du modèle DAS chez le rat : l’injection intramusculaire dans le membre inférieur est réalisée sous contention par un expérimentateur entraîné, et les mesures de DAS sont brèves, indolores et peu stressantes pour les animaux.
Choix des espèces
La comparaison de la rapidité d’action entre nos molécules et les traitements sur le marché ne pourra se faire que sur un modèle : i) exprimant les cibles moléculaires d’intérêt à la jonction neuromusculaire, et ii) dans lequel il existe une limite de diffusion dans les tissus. En effet, la cinétique des molécules après injection intra-musculaire est fortement dépendante de la capacité à diffuser dans le muscle, un tissu très compartimenté comportant plusieurs membranes internes. Or, bien qu’il existe des modèles in vitro qui permettent d’étudier la jonction neuromusculaire, la pertinence de ces modèles pour mimer la fonctionnalité de la jonction est encore débattue, et ils ne récapitulent pas les problématiques de diffusion qui se jouent in vivo. Le test DAS chez le rongeur, déjà éprouvé lors de notre étude princeps, est au contraire un test reconnu pour sa pertinence pour étudier les myorelaxants. Rats femelles Sprague Dawley femelles âgées de 6 semaines en début d’expérimentation (200g) et 10-12 semaines maximum en fin d’expérimentation (300g). Des animaux juvéniles seront choisis pour leur capacité à exhiber un réflexe lors des tests DAS. Ils sont également plus légers, donc plus facile à stimuler. Les animaux âgés peuvent effectivement répondre de manière moins spontanée aux stimulations.
Evaluation d’un composé dans un modèle de la maladie de Parkinson
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
600 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent une chirurgie induisant un modèle de maladie de Parkinson, jusqu'à 168 administrations d'un composé selon les voies et jusqu'à 49 tests comportementaux neuropsychologiques. Le porteur indique que la chirurgie peut provoquer douleur, inflammation, infection et perte de poids, et que les troubles induits altèrent la locomotion et la démarche. Il affirme qu'aucune méthode de remplacement n'est disponible et que les animaux ne peuvent être réutilisés du fait de substances aux effets inconnus à long terme.
Objectifs
La maladie de Parkinson touche 1% de la population âgée de plus de 60 ans et 4% de la population des personnes de plus de 80 ans. La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative du système nerveux central qui progressivement entraine des troubles moteurs (tremblements, rigidité musculaire, impossibilité ou ralentissement des mouvements). Comme d’autres maladies neurodégénératives, il n’y a pas de traitement capable de stopper ou de guérir la maladie. Les traitements qui existent sont purement symptomatiques. Toutefois, les traitements existants entrainent des effets secondaires sérieux tels que dyskinésie (mouvements anormaux involontaires), désorientation et confusion. Plusieurs voies de recherche sont en cours pour le traitement de la maladie de Parkinson et incluent par exemple la thérapie génique, la greffe de neurones et le traitement par des molécules neuroprotectrices. Un des modèles animaux le plus utilisé dans la recherche sur la maladie de Parkinson est basé sur une lésion unilatérale et sélective par injection d’une neurotoxine dans le cerveau. Cette injection affecte chez le rat la même zone cérébrale que celle endommagée chez les patients atteints de la maladie de Parkinson et permet ainsi de mimer certains de leurs symptômes. Ce projet a pour objectif d’étudier l’effet de diverses molécules sur le modèle de rat hémi-parkinsonien afin de sélectionner de nouveaux composés pour les essais cliniques.
Bénéfices attendus
Le but de ce projet est de mettre en évidence des molécules qui n’ont pas d’effets secondaires sur les animaux et qui permettraient de palier en partie ou totalement aux troubles moteurs et cognitifs de la maladie de Parkinson. Nous testerons aussi sur ce modèle des molécules en phase clinique pour la maladie de Parkinson, afin de mieux appréhender sa prédictivité.
Procédures
Les animaux subiront une intervention chirurgicale (20-30 min) sous anesthésie, l’administration, du composé à tester sur animal vigile (sauf pour l’administration intraveineuse qui est faite sous anesthésie) pour une durée maximale de 12 semaines selon ses caractéristiques pharmacologiques ainsi qu’un maximum de 49 tests de comportement neuropsychologiques (moins de 10 min chacun) sur animaux vigiles. En considérant un début de traitement des animaux en J0, le composé sera donné au maximum 168 fois par voie per os, sous-cutanés ou intrapéritonéale ou 84 fois par administrations intra-nasales ou intramusculaires ou encore 10 fois par intraveineuse. A savoir une injection intraveineuse dure environ 5 min avec le temps de l’anesthésie, le temps de dilater la veine, l’injection et le point de compression au site d’injection. Pour le reste des administrations, la durée est de moins de 30 second en prenant en compte le temps d’injection et également le temps de la contention. En parallèle des tests de comportement, des prélèvements de sang peuvent avoir lieu en cours d’expérience. Selon les tests et la voie d'administration choisie, les animaux pourront subir de 1 à 44 prélèvements sanguins sur la période de 12 semaines en ne dépassant pas les recommandations. Les prélèvements de sang dure 1 à 5 minutes selon la méthode utilisée.
Impact sur les animaux
Dans ce modèle, l’intervention chirurgicale peut induire une douleur transitoire, des signes d’inflammation, d’infection et une perte de poids. De plus les troubles induits peuvent gêner les animaux dans leur vie quotidienne : locomotion réduite et démarche altérée. Les administrations répétées ainsi que les potentiels prélèvements sanguins peuvent induire des nuisances au niveau des sites d’administration et de prélèvement : comme une douleur passagère ou une irritation, une inflammation, une induration et/ou un phénomène de mâchonnement ou une fausse route (pour le gavage). Un stress lié aux différentes manipulations et tests comportementaux peut également apparaitre.
Devenir
L'ensemble des animaux seront mis à mort à la fin de l'expérience. Une partie des animaux est sacrifiée pour faire des prélèvements, l’autre partie ne peut pas être replacée ou ré-utilisée car les animaux sont traités avec des substances aux effets inconnus à long terme.
Remplacement
Le développement de la maladie de Parkinson et ses symptômes sont des phénomènes complexes qui mettent en jeu plusieurs acteurs (différentes zones cérébrales, muscle, …) et différents processus, actuellement aucune méthode de remplacement n’est disponible pour étudier la problématique du présent projet. Néanmoins, les molécules testées dans ce projet ont fait l’objet d’une sélection sur des tests in vitro afin de choisir celles qui ont le plus fort potentiel thérapeutique.
Réduction
Les expériences seront réalisées avec la volonté de réduire autant que possible le nombre d’animaux par condition expérimentale, mais toujours dans l’optique d’obtenir le maximum d’informations scientifiques par test. C’est pourquoi, très souvent, des prélèvements post-mortem seront associés aux études in vivo dans l’objectif de soutenir les données obtenues par des analyses biochimiques ou histologiques. Au regard de notre expertise, de la littérature et de la variabilité phénotypique inter-individuelle et d'une éventuelle différence inter-individuelle à l’exposition aux traitements, les groupes expérimentaux seront constitués de 12 à 20 animaux. Toujours dans l’idée de diminuer au maximum le nombre d’animaux utilisés les animaux subiront un enchaînement de gestes expérimentaux au sein d'une même procédure. Des analyses statistiques finales seront réalisées.
Raffinement
Le bien-être des animaux est primordial durant les expérimentations. Ainsi un certain nombre de mesures sont mises en oeuvre notamment l’inclusion de phase d’acclimatation (minimum 1 semaine) avant toute expérimentation. Les animaux sont hébergés dans des conditions optimales afin de réduire au maximum le stress. Nous portons une attention particulière à ce que les animaux puissent exprimer certains de leurs comportements propres. L’enrichissement du milieu comporte un tunnel en carton pour permettre aux animaux de se cacher et des boules de bois pouvant servir de jeu et de matériel à ronger. Les animaux seront observés tous les jours et leur comportement sera suivi afin de déceler tout signe d’inconfort ou de stress. Les animaux sont hébergés en groupe sociaux. La chirurgie est effectuée sous anesthésie générale, en présence de traitements antalgiques avec une aide au maintien de la température corporelle de l’animal (tapis chauffant) et en garantissant la stérilité de l’intervention. Un suivi post-chirurgical rapproché sera réalisé, les animaux recevront un antalgique pour prendre en charge leur douleur. De plus les animaux reçoivent de la nourriture en gel pour faciliter leur récupération post-chirurgicale et de la nourriture en granulé est déposée sur la litière. Le poids corporel des animaux sera suivi. Le nombre et la durée des tests sont réduits et espacés autant que possible. De plus nous avons établis des points limites. Si de nouvelles approches moins stressantes ou douloureuses pour l’animal venaient à être mises au point après le début de ce projet, une concertation avec notre Structure du Bien-Être Animal (SBEA) pourra être réalisée afin d’intégrer ces nouvelles pratiques dans nos procédures.
Choix des espèces
Dans le cadre de ce projet, nous utilisons des rats non transgéniques. Le choix de l’espèce a une importance primordiale dans la recherche à visée médicale. Ce choix prend en compte plusieurs critères mais le critère majeur est la pertinence scientifique du modèle. Nous n’utilisons que des modèles fiables qui présentent une prédictivité reconnue, une bonne reproductibilité et dont l’extrapolation des conclusions à l’homme est largement admise. De plus, cette espèce dispose d’une énorme base d’informations physiopathologiques et d’outils de diagnostiques permettant ainsi de réduire considérablement les expérimentations pilotes. A côté de cela, il faut noter que nous avons une longue expertise de l’utilisation des rats dans ce modèle de la maladie de Parkinson. Dans ce projet, nous utilisons des jeunes adultes (environ 200-250g au moment de la chirurgie). Ce choix est basé sur le fait que la pathologie est induite par chirurgie et ne dépend donc pas de l’âge des animaux. De plus les jeunes adultes supportent mieux les interventions chirurgicales, ce qui nous permet de réduire les risques liés à la chirurgie, de leur assurer une récupération plus rapide et de meilleure qualité.
Évaluation par imagerie moléculaire d’une stratégie thérapeutique à base d’apeline-13 dans un modèle d’ischémie cérébrale murin d’âge avancé
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
60 rats âgés vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance modérés à sévères, 48 étant classés en souffrance sévère. Un accident vasculaire cérébral leur est provoqué par chirurgie, suivi d'injections d'apeline, de jusqu'à sept prélèvements sanguins, d'imageries répétées et de tests comportementaux dont le détail n'est pas précisé. Le porteur indique que l'infarctus peut entraîner une perte de mobilité, des troubles de la déglutition avec risque d'asphyxie et de mort, et une perte de poids. Il conclut qu'aucun modèle in vitro ne prend en compte l'ensemble de ces paramètres et décrit le rat comme donnant les déficits "les plus comparables" à ceux de l'humain.
Objectifs
L’Accident Vasculaire Cérébral (AVC) constitue la première cause d’handicap acquis chez l’homme, la 2ème cause de démence et la 3ème cause de mortalité en France. Elle est causée par l’obstruction d’une artère cérébrale par un caillot de sang (=ischémie). Cette occlusion réduit de manière conséquente l'apport en oxygène et en nutriments des cellules cérébrales et engendre ainsi une crise énergétique. Cette dernière est à l'origine d'une destruction rapide et définitive d’une zone du cerveau. Malgré l’avancée des traitements permettant la désobstruction de ces vaisseaux sanguins cérébraux, 50% des patients traités gardent des séquelles aussi bien motrices que cognitives. Bien qu'une zone cérébrale soit définitivement détruite suite à l'ischémie, la zone se trouvant à sa périphérie peut encore être secourue. Cette zone demeure sensible aux changements tels que la création de nouveaux vaisseaux ou la réorganisation des neurones ce sont les mécanismes de plasticité vasculaire et neuronale qui sont le pivot de la récupération pos-AVC. Suite à une ischémie, ces différents mécanismes compensatoires sont activés, cependant ils s'avèrent fréquemment insuffisants pour assurer une reperfusion efficace. C'est pourquoi, plusieurs pistes expérimentales sont étudiées pour améliorer la récupération post-AVC. Parmi ces pistes, le couple Apeline (un peptide)/APJ (son récepteur) font l'objet d'un intérêt croissant. Ce couple joue un rôle important dans le système cardiovasculaire, le métabolisme énergétique, et l'angiogenèse (création de nouveau vaisseaux sanguins) aussi bien physiologique que tumorale. La littérature récente, suggère que ce couple de molécule aurait un effet neuroprotecteur après une lésion aigue d’ischémie-reperfusion cérébrale. Cependant, ces études se limitent à une administration unique d’Apeline le jour de l’ischémie et les bénéfices comportementaux ne sont évalués qu'à très court terme.
Bénéfices attendus
Notre projet a pour objectif d’évaluer le potentiel neuroprotecteur d'injections répétées d’Apeline dans un contexte d’accident vasculaire cérébral chez un modèle murin. À ce jour, ceci n’a jamais été rapporté dans la littérature. Nous suivrons églement la récupération fonctionnelle ainsi que cognitive des animaux. En effet, les troubles cognitifs induits par l'AVC ont des répercussions négatives sur la qualité de vie du patient, sur le taux de mortalité dans les 4 années suivant l’AVC, et représentent un impact médicosocial considérable pour la société. Il est donc essentiel de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le but de réduire ces troubles cognitifs. L’Apeline est un peptide dont l’effet neuroprotecteur est décrit en per- opératoire. Néanmoins, dans ce modèle, les conséquences neurovasculaires de l’administration d’apeline sont encore très peu décrites. Ce projet à donc pour objectif de mettre en évidence l’intérêt d’un traitement répété sur une durée plus longue et ainsi d’évaluer l’impact de ce traitement sur la réduction des altérations moléculaires, motrices et cognitives après la survenue d’un AVC.
Procédures
Toutes les procédures expérimentales seront réalisées sous anesthésie (isoflurane ou sévoflurane). Les animaux seront soumis à une chirurgie (acte chirurgical d'environ 30 minutes) visant à induire l'ischémie cérébrale. Les animaux seront soumis à des injections dans le but de leur administrer le traitement (de 1 à 3 injections selon le groupe). Les animaux seront soumis à un maximum de 7 prélèvements sanguins à la queue lorsqu'ils seront endormis. Les tests comportementaux seront réalisés à J1, J7 et J14 de manière à évaluer la sévérité de la lésion ainsi que la récupération post-AVC. Ces tests durent de 15 à 20 minutes par animal lors de chaque session de test. Les imageries auront lieu à J2, J3, J8 et J17 post-ischémie et devraient durer 30 minutes chacune. Des frottis vaginaux seront effectués à J0 et J17.
Impact sur les animaux
Ce projet nécessite des prélèvements sanguins itératifs, de petits volumes, qui seront effectués suite à la pause d'un cathéter au niveau de la veine caudale et pourraient engendrer de petites lésions au niveau de la queue ainsi qu'une douleur au moment de la piqure. La première nuisance est l'acte chirurgical en soi. Par la suite, la chirurgie va avoir pour conséquence de générer un infarctus cérébral conduisant à une perte de mobilité plus ou moins transitoire et d’intensité variable. De même, la zone incisée puis suturée engendre une plaie cutanée. Durant les premières heures, l'animal ne sera peut-être pas capable de boire ou manger, car il peut présenter des troubles de la déglutition, entrainant fausse route, asphyxie et décès. Une perte de poids peut être observée dans les jours suivants la chirurgie. Les imageries sont réalisées relativement tôt après la chirurgie et de manière répétée au cours du protocole pouvant engendrer un stress pour l’animal. L’anesthésie prolongée lors de la chirurgie et des imageries peut induire un risque d’hypothermie. Plusieurs injections intraveineuses de radiotraceurs dans les veines caudales seront réalisées et pourraient engendrer une douleur au niveau de la zone d'injection. Des frottis vaginaux seront effectués à J0 et J17,et pourraient être à l'origine de légère gènes au niveau du vagin suite aux pipetages répétés. Enfin, les animaux seront soumis à divers tests comportementaux, sensorimoteurs et cognitifs, au cours du protocole qui pourrait engendrer un stress.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort après la dernière imagerie à J17 pour obtenir des tissus cérébraux destinés à des analyses histologiques et de biologie moléculaire.
Remplacement
L'étude de l'effet d'un médicament sur les suites d'un accident vasculaire cérébrale (AVC), nécessite de prendre en compte l'étude des lésions cérébrales et les impacts moteurs et sensoriels qui en découlent. De nos jours, aucun modèle in vitro ne permet de prendre en compte l'ensemble de ces paramètres. C'est pourquoi, nous avons choisi un modèle d'obstruction temporaire de l'artère cérébrale moyenne chez le rat, car en plus d'être bien d'écrit dans la littérature, il permet d'obtenir les déficits les plus comparables à ceux observés chez l'Homme. De plus, cette espèce permet l'obtention de prélèvements sanguins répétés avec un volume suffisant sans impacter le bien être de l'animal.
Réduction
Cette étude nous permettra d’évaluer s’il existe ou non, un effet du traitement répété à l’Apeline sur la réduction du volume final de l’infarctus/réduction des troubles cognitifs dû à la survenue d’un AVC. Nous prévoyons un maximum de 60 rats pour cette procédure. Pour évaluer le modèle AVC chez la rat au cours du temps nous utiliserons l’imagerie moléculaire in vivo, technique permettant des études non invasives, longitudinales, multiparamétriques et quantitatives, ce qui permet de minimiser le nombre d’animaux nécessaire. Le modèle d'AVC chez le rongeur a des impacts physiologiques et fonctionnels interindividuels très variés. Dans notre étude nous évaluerons les effets d’un traitement précoce d’Apeline sur 3 jours sur la récupération au cours des 2 premières semaines post-AVC. Nous nous baserons sur notre expérience du modèle chez le rat pour déterminer le nombre d’animaux nécessaire et suffisant pour prendre en compte la variabilité interindividuelle et utiliser différentes méthodes d'analyses moléculaires.
Raffinement
Les chirurgies, prélèvements sanguins, les injections intraveineuse et les séances d’imagerie se feront sous anesthésie générale gazeuse, ce qui permettra de minimiser le stress de l'animal ainsi que son réveil rapide. Les rats anesthésiés seront toujours placés sur un tapis ou lit chauffant avec contrôle de la température pour éviter tout risque d’hypothermie. Les expérimentations douloureuses seront toujours accompagnées, en plus de l’anesthésie générale, d’une analgésie locale et/ou générale par injection sous cutanée de morphinique. Pendant une heure après la chirurgie, une surveillance accrue des animaux sera mise en place, pour éviter toutes complications post-opératoires. L’accès à la nourriture et à l’eau ne sera permis qu’une fois que l’animal sera parfaitement réveillé pour éviter les problèmes de fausse route. Le bien-être des animaux sera surveillé quotidiennement par du personnel qualifié, ce qui nous permettra d’intervenir rapidement dès le moindre signe éventuel de souffrance pour la prendre en charge. Tout signe et/ou comportement anormal : difficultés à respirer, rat prostré, en retrait, ou une perte de poids, par exemple, sera signalé et pris en charge par des compléments alimentaires ou une médication adaptée. Si les signes cliniques ne s’améliorent pas ou que la perte de poids est supérieure à 20% du poids initial, l’animal sera sorti du protocole et mis à mort sans délai pour éviter toute souffrance inutile. Les conditions d’hébergement sont classiques et comprennent des animaux hébergés en groupe, avec accès à la nourriture et l’eau sans restriction . Les cages seront enrichies de tunnels et de la nourriture humidifiée sera placée dans la cage pour faciliter l'accès aux croquettes (rendu plus difficile en raison des séquelles motrices) mais aussi contribuer à la réhydratation. En cas de mort du congénère, l'animal survivant pourra être associé à un autre animal pour éviter la sollitude au cours du protocole.
Choix des espèces
Le rat présente des similitudes anatomo-fonctionelles avec l'être humain au niveau du système vasculaire cérébral (contrairement à la souris). De plus, les mécanismes cellulaires sous-jacents à la mort neuronale, induit par l'AVC chez le rat sont également proches de ce qui a été observé chez le patient. Il permet, en outre, à partir de tests comportementaux ou moléculaires de vérifier l'efficacité de nouvelles stratégies de rééducation dans des études précliniques. De part la difficulté du modèle AVC et les nombreuses pertes qu'il peut engendrer, aucune étude n'a, à notre connaissance, adapté ce modèle à des rats plus âgés. Pourtant, l'incidence de l'AVC augmente avec l'âge et l'apparition de nombreuses commorbidités. Ainsi, nous avons choisi de tester un traitement pharmacologique chez des rats plus âgés, de 6 à 8 mois, permettant d'augmenter la transférabilité de notre étude à la clinique. Pour se faire, des rats femelles âgées de 6 à 8 mois seront utilisées dans cette étude et auront atteint un poids compris entre 300g et 400g (stable depuis le 4ème mois).
Développement d’un modèle de migraine à l’aide d’injections répétées d’isosorbide dinitrate (ISDN) chez le rat
- Recherche appliquée
- Autres troubles humains
1 994 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Ils reçoivent une injection quotidienne d'isosorbide dinitrate pendant cinq jours pour induire une migraine chronique, puis subissent des tests répétés de sensibilité douloureuse tactile de la face et de la patte et de sensibilité thermique de la patte. Le porteur indique que les animaux restent douloureux et sont pour cette raison tués dès la fin de l'expérience. Il conclut que l'étude d'un analgésique doit se faire sur l'animal vigile, seule option selon lui pour restituer les composantes sensorielle et émotionnelle de la douleur.
Objectifs
La migraine est un trouble de la douleur neurologique. Elle a un impact sur la santé mais aussi socio-économique. Selon des rapports épidémiologiques, la migraine touche 1 personne sur 10 dans le monde et son incidence continue d'augmenter (2017). La migraine était la sixième maladie la plus courante parmi 328 maladies et méfaits. En plus des céphalées, les migraineux présentent d’autres symptômes comme des nausées, de la fatigue, une photo et/ou phonophobie et des allodynies mécaniques et thermiques. L’allodynie est un stimulus normalement non douloureux ressentie comme douloureux. Il est particulièrement ressenti au niveau de la face des patients. Les traitements médicamenteux actuelles sont pas sans effets secondaires. De plus, certains patients répondent mal à ces traitements. Il est donc important de développer de nouveaux traitements. Pour cela, nous souhaitons mettre au point un modèle de douleur migraineuse induit par injection intrapéritonéale répétée d’isosorbide dinitrate. Ce modèle, décrit dans la littérature, permet de montrer les mêmes symptômes qu’une personne migraineuse (allodynie thermique et mécanique). De plus la physiologie de l’animal est impactée de la même manière que chez l’homme. Dans le cadre de ce travail, nous souhaitons donc mettre au point ce modèle et tester la détection d’allodynie mécanique et thermique. Dans un second temps, nous testerons la réversion de l’allodynie par une molécule de référence.
Bénéfices attendus
Le bénéfice attendu est la mise au point d’un modèle fiable et reproductible. Ce modèle pourra servir à la mise au point de nouveaux traitements afin de proposer une meilleure prise en charge poiur le patient. La caractérisation de ce modèle par de nombreux tests pourra donner lieu à un poster dans le cadre d’un congrès afin de partager la connaissance du modèle.
Procédures
Les animaux subissent 1 injection intrapéritonéale par jour pendant 5 jours (30 sec pour injection). Selon les procédures ils peuvent être soumis à des mesures de sensibilité douloureuse tactile (face, patte), de mesure de sensibilité thermique (patte). Ces tests durent moins d’une minute chacun et sont répétés durant une cinétique de 5 points de mesures (15 min minimum de repos entre chaque). Ces animaux pourront recevoir une molécule de références selon une voie d’administration courantes (Intrapéritonéale, gavage orale, sous-cutanée ; temps d'injection de 30sec maximum) afin de tester la réversion de la sensibilité à la douleur.
Impact sur les animaux
Les nuisances que vont subir les animaux sont les injections répétées d’isosorbide dinitrate en intrapéritonéale (1 fois par jour pendant 5 jours). Les tests sont : des stimulations mécanique ou thermique d’une durée inférieure à 1 min par stimulation. La stimulation douloureuse est stoppée dès réaction de l’animal. Cette opération est réalisée au maximum 2 fois par jour de D0-D5. Une cinétique de test pourra être réalisée allant jusqu’à 5 points de mesures espacés de 15min minimum. Lors de ce test les animaux sont isolés dans un compartiment en plexiglass ou dans un gant pour la stimulation de la face, le temps de la cinétique. Des traitements en intrapéritonéale, sous-cutanée ou gavage orale pourront être réalisés afin de tester la réversion par la pharmacologie de référence (injection rapide).
Devenir
L’ensemble des animaux sont mis à mort. Le développement du modèle agit sur les mécanismes inflammatoires. Il est donc difficile de connaitre l’impact neurophysiologique sur d’autres modèles utilisés au sein du laboratoire. De plus, les animaux ont un modèle de migraine chronique. Ils restent donc douloureux. Pour l’ensemble de ces raisons, ils sont mis à mort dès la fin de l’expérience.
Remplacement
L’objectif de ce projet est le développement de modèles permettant de tester l’efficacité de candidats médicaments analgésique. Les modèles in silico et in vitro permettent seulement d’étudier les effets de ces molécules sur la nociception, c’est-à-dire les mécanismes biologiques encodant les stimuli endommageant, ou susceptibles d’endommager les tissus. Selon la définition officielle, la douleur est une « expérience sensorielle et émotionnelle ». L’étude de potentiels traitements analgésiques doit donc être conduite dans des modèles restituant à la fois la composante sensorielle et émotionnelle et permettant l’analyse du comportement en plus de la physiologie ; faute de quoi c’est la nociception et non la douleur qui est étudiée. L’étude des candidats médicaments analgésiques chez l’animal vigile reste la seule option pour démontrer l’efficacité sur la douleur avant le passage chez l’homme.
Réduction
Pour chaque étude, le nombre d'animaux utilisé est réduit à un minimum acceptable pour l’obtention d’informations robustes et statistiquement pertinentes. Le nombre d’animaux par groupe de traitement a été fixé à n=10 en se basant sur les données bibliographiques disponibles. Cet effectif par groupe sera confirmé lors des stades initiaux de développement du modèle par la réalisation d’un calcul de puissance. A la fin de la procédure 1, le nombre d’animaux pourra être réajusté en fonction des résultats.
Raffinement
De l’enrichissement est présent dans les cages afin de limiter le stress et d’améliorer la qualité de vie des animaux (Tunnel en plastique, papier kraft et briquettes en bois à ronger). Des points limites, précoces et spécifiques pour chaque protocole d’étude sont définis et résumé en un arbre décisionnel qui conduit si nécessaire l’interruption des expérimentations si les critères d’arrêts sont atteints. Au vu du domaine d’expertise du laboratoire (spécialisation dans l’étude de la douleur), les expérimentateurs sont strictement formés au respect de l’animal et sensibilisés à la surveillance de signes de douleur ou de souffrance. La maitrise des gestes techniques est contrôlée régulièrement. Les animaux sont surveillés chaque jour. Pour les tests, des cut-off (valeur maximale de stimulation) ont été fixé afin de limiter la douleur. De l’habituation aux tests/contention est faite afin de limiter le stress.
Choix des espèces
La question du remplacement des rongeurs par des espèces « moins évoluées » est critique et suivie avec attention au sein de la structure. Chez ces espèces la démonstration la capacité à ressentir la douleur telle que définie récemment et les modèles d’étude de la pharmacologie de la douleur à visée clinique ne sont pas encore développés. Le rat a été sélectionné pour ce projet en se basant sur plusieurs critères : a) sensibilité aux stimuli nociceptifs utilisés dans ce projet ; b) large caractérisation du comportement et des modèles dans la littérature ; c) efficacité dans cette espèce des médicaments utilisés chez l’homme sont efficaces pour soulager une douleur équivalente suggérant l’existence de mécanismes biologiques communs. Les animaux utilisés seront des rats adolescents. Nous garderons les animaux environ 2 semaines. Nous ne souhaitons pas avoir des animaux trop gros afin de pouvoir réaliser les tests sereinement. De plus, les crises de migraines chez l’homme sont souvent intensifiées à la période de l’adolescence avec les changements hormonaux.
Mesure de l’ammoniémie chez le rat et recherche d’un traitement contre l’hyperammoniémie
- Recherche appliquée
- Autres troubles humains
3 368 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. On leur induit une hyperammoniémie par médicament puis on administre des composés par voie intrapéritonéale ou par gavage, avec des prélèvements sanguins sous anesthésie et un prélèvement terminal intracardiaque, pour chercher un traitement de l'excès d'ammoniaque dans le sang. Le porteur indique que les gavages répétés peuvent irriter et que les prélèvements se font sous anesthésie pour réduire le stress. Il conclut qu'aucune méthode in vitro ou in silico ne reproduit l'ensemble des symptômes et qu'il est donc "nécessaire" de travailler sur un "organisme entier".
Objectifs
Le but du projet est de rechercher des produits efficaces pour diminuer significativement une hyperammoniémie induite par un traitement médicamenteux. Chez l'humain adulte, une petite partie de l'ammoniaque est utilisée pour la synthèse des protéines et d'autres composés essentiels. Le reste est un déchet neurotoxique et il doit être éliminé. La majeure partie de l'ammoniaque est excrétée dans l'urine sous forme d'urée. Cependant, l'ammoniémie, qui représente la concentration d'ammoniaque dans le sang, peut être fortement augmentée par différents facteurs comme certains médicaments (valproate de sodium, fluorouracil), une insuffisance hépatique, une anomalie du cycle de l'urée, ou un déficit enzymatique. Dans ces conditions, une hyperammoniémie aigûe sévère peut entraîner l'apparition d'une encéphalopathie avec oedème qui peut être mortelle. Une hyperammoniémie moins sévère peut entraîner une léthargie, des maux de tête, un état de confusion et de l'agitation. De même, une hyperammoniémie chronique légère pourrait favoriser des troubles neuropsychiatriques. La neurotoxicité de l'ammoniaque entraîne également des perturbations au niveau des neurotransmetteurs, de la production d'énergie et du débit sanguin cérébral notamment. Ce projet consiste à identifier des produits inducteurs d'hyperammoniémie, et de rechercher des produits qui pourraient réduire et/ou prévenir cette hyperammoniémie, selon un protocole établi à partir de données de la littérature. Actuellement, il n'y a pas de guide ou de protocole pour faire face à une hyperammoniémie induite par un médicament. Les solutions proposées sont l'arrêt du traitement médicamenteux, la diminution des doses ou la poursuite du traitement en mesurant l'ammoniémie régulièrement. Une hémodialyse est la thérapie la plus efficace pour supprimer une hyperammoniémie, mais c'est très invasif. Deux procédures seront utilisées dans notre projet : la première procédure permettra valider la méthode de prélèvement du sang et la méthode de dosage de l'ammoniémie, et d'identifier des produits inducteurs d'hyperammoniémie; la deuxième procédure consistera à évaluer l'effet de différents traitements capables de réduire et/ou de prévenir cette hyperammoniémie.
Bénéfices attendus
Actuellement, il n'y a pas de guide ou de protocole pour faire face à une hyperammoniémie induite par un médicament. Il est important de développer de nouveaux traitements qui permettraient de réduire et/ou de prévenir une hyperammoniémie.
Procédures
Deux prélèvements sanguins à 30 ou 90 minutes d'intervalle auront lieu sous anethésie générale pour réduire le stress et la douleur. Le protocole de chaque prélèvement comprend l'anesthésie, le prélèvement et l'arrêt du saignement, et dure environ 10 minutes. Une ou deux administrations de produits seront réalisés par voies intrapéritonéale ou par gavage.
Impact sur les animaux
Les animaux sont observés attentivement en respectant les points limites et ils seront euthanasiés en cas d'atteinte des points limites. L’administration répétée par gavage peut entraîner des irritations, c’est pourquoi les traitements seront effectués par une personne expérimentée à l’aide de sondes souples pour limiter le stress et les irritations liés aux gavages répétés. Les prélèvements sanguins des animaux se feront sous anesthésie générale afin de réduire le stress de la manipulation et toute souffrance.
Devenir
En fin de procédure, chaque animal sera euthanasié après prélèvement de sang par voie intracardiaque et recueil d'un grand volume de sang.
Remplacement
L'étude de l'ammoniémie chez l'animal implique l'utilisation d'animaux entiers. L’hyperammoniémie est une pathologie complexe avec des symptômes qui touchent différents organes. L'utilisation de modèle avec des organes isolés ne permet pas d'enregistrer l'influence de différents produits sur l'hyperammoniémie. Des résultats obtenus lors de précédentes études et des données de la littérature permettent de sélectionner les produits à étudier (doses, voies d'administration, volumes). Des alternatives non animales ne peuvent être envisagées pour rechercher l'ensemble des objectifs prévus. Les méthodes expérimentales in vitro ou in silico ne permettent pas de reproduire l’ensemble des symptômes de l'hyperammoniémie, il est donc nécessaire de travailler sur un organisme entier.
Réduction
La variabilité des réponses aux effets d’un traitement chez le rongeur justifie une taille de groupe de minimum 12 animaux par condition expérimentale. Un effectif inférieur expose à un risque de devoir reproduire les procédures pour valider statistiquement la solidité des résultats obtenus par une analyse de la variance (ANOVA). En cas de résultat significatif, les différences entre chaque groupe et le groupe contrôle seront explorées à l’aide d’un test de comparaisons multiples adapté (Dunnett ou Tukey). En cas de trop petit nombre d'animaux, il faudrait refaire une étude pour confirmer les effets et observer des différences significatives entre les groupes. En cas de faible ou non efficacité d'un produit, son étude sera arrêtée.
Raffinement
Une surveillance attentive des animaux est réalisée. Les animaux seront hébergés à plusieurs afin de maintenir leur socialisation et dans des cages enrichies. Les administrations par voie orale seront effectuées sur des animaux vigiles par du personnel expérimenté, à l’aide de sondes souples pour limiter les irritations. Les prélèvements de sang se font sous anesthésie générale. Les animaux seront observés attentivement en respectant les points limites. Ils seront euthanasiés en cas d'atteinte des points limites mis en place pour limiter la douleur, la souffrance et l’angoisse.
Choix des espèces
Après recherche bibliographique, le rat est apparu parmi les modèles animaux les plus fréquemment décrits, et les mieux appropriés pour ce projet. Les animaux utilisés sont des adultes conformément aux publications de référence.
Evaluation d’immunomodulateurs dans deux modèles de chondrosarcome chez le rongeur.
- Recherche fondamentale
- Oncologie
Rats : 282
498 rongeurs, souris et rats, vont être utilisé·es, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une tumeur du cartilage leur est implantée sous anesthésie, puis suivie par imagerie, la croissance tumorale pouvant perturber la locomotion et l'accès à la nourriture, pour évaluer deux molécules ciblant les macrophages associés aux tumeurs dans le chondrosarcome. Le porteur situe le bénéfice pour les patients à long terme. Il indique que des essais sur cellules ont déjà été menés mais que la culture cellulaire ne reproduit pas la complexité du tissu tumoral, rendant selon lui l'évaluation animale inévitable.
Objectifs
Le chondrosarcome, ou tumeur maligne du cartilage, représente 20 % des tumeurs malignes osseuses et se place en deuxième position, en termes de fréquence, après l’ostéosarcome. Caractérisé par un microenvironnement peu favorable, le chondrosarcome est radio- et chimio-résistant. Actuellement, le seul traitement efficace est la chirurgie. Dans le cadre d’un nouveau projet de recherche, notre unité s’intéresse à la présence de cellules immunitaires dans le tissu tumoral et plus particulièrement aux « macrophages associés aux tumeurs », ou TAMS qui jouent un rôle important dans le développement de la tumeur et la résistance à la chimiothérapie. Dans le cadre de ce projet, nous souhaitons évaluer l’intérêt de deux molécules ayant un impact sur les TAMs. Les évaluations seront réalisées dans deux modèles de chondrosarcome chez le rongeur (un chez la souris et un chez le rat).
Bénéfices attendus
A court terme, ce projet permettra de juger de la pertinence de stratégies thérapeutiques ciblant les macrophages associés aux tumeurs dans la prise en charge du chondrosarcome pour, à plus long terme, améliorer la prise en charge de cette pathologie chez le patient.
Procédures
Induction du modèle d’étude sous anesthésie. La durée de l'intervention dépend du modèle : 3 à 4 minutes d'anesthésie pour le modèle souris et 10 minutes d'anesthésie pour le modèle rat. Les examens d'imagerie permettant de suivre la volume tumirol se dérouleront sous anesthésie. La durée de l'anesthésie dépendra de l'examen et durera entre 10 minutes et 1h30.
Impact sur les animaux
La croissance de la tumeur pourrait perturber la locomotion ce qui pourrait gêner la prise de nourriture. Des solutions pourront alors être apportées telles qu’un accès facilité à la nourriture et à la boisson. De plus, les injections répétées des traitements pourraient être à l’origine d’un stress chez les animaux. Pour éviter cela, une période d’habituation sera systématiquement réalisée.
Devenir
Les animaux seront tous mis à mort en vue des analyses histologiques du tissu tumoral.
Remplacement
Des études préliminaires sur cellules ont déjà été réalisées et les résultats semblent prometteurs. Toutefois, la culture cellulaire ne représente pas totalement la complexité du tissu tumoral. Ainsi, une évaluation chez l’animal est donc inévitable pour juger de façon optimale l’effet des molécules étudiées.
Réduction
Du fait de l’hétérogénéité des tumeurs propre à l’expérimentation chez l’animal, un nombre de 6 animaux par stade a été défini pour les analyses histologique. Ce nombre est le nombre d’animaux minimal permettant une analyse statistique puissante. D’autre part, l’imagerie est une méthode qui permet de réaliser un suivi longitudinal sur un même animal ce qui permet une réduction du nombre d’animaux.
Raffinement
Des méthodes de raffinements sont utilisées afin d'augmenter au maximum le bien-être des animaux inclus dans ce projet, pour cela les conditions d'hébergement seront optimales (portoirs ventilés, température, hygrométrie, luminosité, hébergement en groupe pour les souris ou par 2 pour les rats, enrichissement de milieu, surveillance quotidienne). De plus, des injections d’antalgiques pourront être appliqués si besoin.
Choix des espèces
Les rongeurs sont classiquement utilisés en expérimentation animale notamment en cancérologie. L’évaluation des molécules sera réalisée sur un modèle souris et un modèle rat. En ce qui concerne le modèle souris. Il s’agit d’une tumeur d’origine humaine implantée sur un animal immunodéprimé. Des études préliminaires ont été réalisées au sein du laboratoire et ont permis de valider la pertinence du modèle. Pour ce qui est du modèle rat, il s’agit d’une tumeur de rat implanté sur un rat. Ce modèle est largement utilisé dans la littérature pour l’étude du chondrosarcome. Concernant les rats, ils seront commandés à 150 g (3-4 semaines) et les souris à 4 semaines afin de permettre le développement tumoral qui est relativement long (3 à 4 semaines chez le rat, jusqu'à 8 semaines chez la souris).
Validation de matrices d’encapsulation d’îlots pancréatiques de rats et humains implantées en intrapéritonéale ches le Rat diabétique.
- Recherche appliquée
- Troubles endocriniens
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
948 rats vont être utilisé·es, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère pour une partie et sans réveil pour une autre. Un diabète leur est provoqué par injection, avant deux chirurgies pour prélever puis implanter des îlots pancréatiques encapsulés dans l'abdomen, avec jusqu'à 70 mesures de glycémie, 90 injections d'insuline et des sections répétées de la queue pouvant entraîner nécrose et hémorragie. Le porteur teste des hydrogels censés protéger la greffe d'îlots contre le rejet, bénéfice pour les patients diabétiques renvoyé au conditionnel. Il affirme que la régulation glycémique met en jeu de nombreux organes et conclut que le recours à l'animal vivant est indispensable.
Objectifs
Le diabète de type 1 (DT1) est une maladie auto-immune induisant une destruction des cellules sécrétant l’insuline et une hyperglycémie. L'une des thérapeutiques proposées pour les patients ayant un DT1 est l'injection dans le foie d'îlots pancréatiques. En effet, la greffe d'îlots est une approche prometteuse permettant une quasi normalisation du contrôle glycémique, qui prévient des évènements hypoglycémiques sévères et qui améliore significativement la qualité de vie du patient DT1. Cependant, cette approche thérapeutique comporte encore de nombreux verrous limitant son application clinique à grande échelle. En effet, un des verrous majeurs est la réaction inflammatoire massive générée au moment de la transplantation qui est à l’origine de la perte de près de 40% de la masse d’îlots implantée. Il s’agit d’une réaction inflammatoire médié par le sang mettant en jeux les mécanismes de la coagulation appelée « Instand Blood Mediated Inflamatory Reaction » (IBMIR). Un second verrou majeur est la réaction immunologique de rejet qui nécessite la mise en place d’un traitement immunosuppresseur connu pour être délétère pour la survie et la fonction de la greffe à plus ou moins long terme. Depuis les années 80, de nombreuses équipes ont tentées de mettre en place un pancréas bioartificiel basé sur l’encapsulation des îlots pancréatiques. Néanmoins, à ce jour, aucun système n’a réellement montré d’efficacité à long terme sur la survie et la fonction des îlots. Ainsi, cette approche de protection des îlots doit être encore améliorée et c’est dans ce contexte que nous situons notre projet de recherche. Ainsi, dans le but de promouvoir cette thérapie en levant ces verrous, nous souhaitons tester différentes méthodes d’encapsulation des îlots à l’aide d’hydrogels. Nous souhaitons donc tester in vivo l’impact de l’encapsulation d’îlots de rats dans le cadre d’une allogreffe (Donneurs et receveurs sont des individus distincts mais d’une même espèce) et humains dans le cadre d’une xénogreffe (le donneur est d'une espèce biologique différente de celle du receveur) dans la cavité abdominale de rats rendu diabétique. Cette étude permettra d’évaluer l’effet protecteur de notre encapsulation sur les réactions de rejet et les réactions.
Bénéfices attendus
La transplantation d’îlots pancréatiques comporte de nombreux verrous limitant son application clinique à grande échelle. En effet, un des verrous majeurs est la réaction inflammatoire massive générée au moment de la transplantation qui est à l’origine de la perte de près de 40% de la masse d’îlots implantée. Un second verrou majeur est la réaction immunologique de rejet qui nécessite la mise en place d’un traitement immunosuppresseur connu pour être délétère pour la survie et la fonction de la greffe à plus ou moins long terme. Ainsi, l’encapsulation d’îlots pancréatiques permettrait de protéger leur destruction par les réactions inflammatoires et de rejet. De plus, au vu de la pénurie d’organe inhérent à toute greffe d’organe, l’encapsulation permettrait d’utiliser des îlots pancréatiques d’espèces différentes. Par ailleurs, l’implantation de d’îlots encapsulés dans la cavité abdominale permet de se soustraire de ces réactions inflammatoires médiées par le sang à l’origine d’une destruction massive des îlots post transplantation. Ainsi, notre stratégie permettrait de maintenir à long terme la survie et la fonction des îlots et d’appliquer la stratégie de transplantation d’îlots pancréatiques à un plus grand nombre de patients diabétiques.
Procédures
Le diabète sera induit par injection pharmacologique réalisée sur animal vigile (1 injection/animal, durée quelques secondes). Sur 3 à 4 semaines après induction pharmacologique du diabète, une sélection des animaux sera faite selon des critères de glycémie (1 mesure après 4h de jeûne et 1 mesure non à jeun, 1 fois par semaine), de consommation alimentaire et hydrique (mesure sur 24h une fois par semaine sur animal isolé précédée de 24h d’habituation) et de sensibilité à l’insuline (un test de 120 min précédée de 4h de jeûne réalisée à 3 semaine de suivi où la glycémie sera mesurée 8 fois par animal et un prélèvement sanguin sera effectué). Les cellules pancréatiques seront prélevées par approche chirurgicale sous anesthésie/analgésie profonde sans réveil (durée 5 minutes). Ceux-ci seront ensuite encapsulés et implantés 24h plus tard dans le péritoine des rats diabétiques par approche chirurgicale sous anesthésie et analgésie profonde (durée 10 minutes par animal). Tout au long du suivi métabolique, la glycémie sera mesurée sur animal vigile à l’aide d’un glucomètre (durée de quelques secondes) afin d’évaluer l’efficacité des dispositifs (au maximum 70 fois/animal). Une partie de l’évaluation de l’efficacité de la greffe nécessitera de réaliser une injection de glucose aux animaux (au maximum 8 injections/animal sur 3 mois, durée 1 minute). De plus, les animaux recevront au maximum 90 injections d’insulines (Correspondant à la durée maximale de suivi de 3 mois) si la glycémie reste élevée après implantation des dispositifs contenant les îlots pancréatiques (durée quelques secondes par injection). Par ailleurs, afin d’évaluer l’efficacité de notre encapsulation d’îlots, au maximum 22 prélèvements sanguins seront réalisées par animal sur l’ensemble du suivi métabolique si celui-ci dure 3 mois (sous anesthésie locale, 2 minutes par prélèvement). Enfin, l’évaluation de la consommation alimentaire et hydrique des animaux post implantation engendrera au maximum 1 isolement de 48h (24h habituation + 24h de mesure) par semaine soit 12 (si suivi sur 3 mois).
Impact sur les animaux
Les principaux effets indésirables attendus sont : - perte de poids en lien avec l’induction du diabète - douleurs post-opératoires à la suite des chirurgies réalisées pour la mise en place des hydrogels et l’injection des îlots dans le foie - risque hémorragique lors de l’injection des îlots dans le foie pour les rats contrôles - risque d’infection suite aux implantations (hydrogels, îlots nus) - stress en lien avec la répétition des injections d’insuline (si nécessaires) ou les mesures de glycémies et prises de sang au cours du suivi - stress lié à l’isolement lors des tests de consommation alimentaire et hydrique - hyperglycémie lié au développement du diabète au cours de l’étude et durant les tests de tolérance au glucose - hypoglycémie lié au test de sensibilité à l’insuline - Détérioration (infection, nécrose) de l’extrémité de la queue suite aux prises de sang et aux mesures glycémiques répétées. -Hémorragie post section de la queue.
Devenir
Tous les animaux sont mis à mort pour la collecte de sang/organes et analyses.
Remplacement
Nous souhaitons valider de nouveaux hydrogels sur la fonction du greffon chez un sujet diabétique. Or la régulation glycémique est un mécanisme complexe faisant intervenir de nombreux organes tous interconnectés entre eux. Ainsi, afin d’étudier si un pancréas bio artificiel est efficace, il ne suffit pas de s’intéresser uniquement à la cellule à insuline isolé mais il est impératif de l’évaluer dans un environnement complexe où tous les acteurs impliqués dans l’homéostasie du glucose sont présent. Le recours à une étude in vivo est alors indispensable.
Réduction
Le nombre d’animaux utilisés sera réduit au minimum tout en permettant, grâce à des tests statistiques adaptés, de mettre en évidence des différences significatives au niveau des paramètres étudiés. Le nombre d’animaux nécessaire pour la réalisation des groupes que nous avons indiqué correspond au nombre nécessaire d’animaux à utiliser afin d’obtenir des résultats statistiques. De plus, ce nombre est basé sur les différences interindividuelles des animaux et des préparations d’îlots humains que nous isolerons mais aussi sur notre longue expérience obtenue au cours des nombreuses études métaboliques réalisées sur des rats rendus diabétiques dans le cadre de transplantation d’îlots pancréatiques.Cette étude nécessitera 948 rats.
Raffinement
Le raffinement a principalement lieu au niveau de l’hébergement avec un enrichissement des cages à l’aide de cylindres en PVC rouge, qui servent de refuge aux animaux et permet ainsi de diminuer leur stress, ainsi qu’à l’aide de bâtons en bois qui leur permettent de reproduire leur comportement naturel de rongeurs. Le raffinement est aussi présent dans le suivi des animaux réalisé quotidiennement durant toute la durée de l’étude, avec l’utilisation d’une grille d’évaluation adaptée aux procédures, qui permet de détecter rapidement la souffrance, la douleur chez les animaux et de mettre en place les traitements adaptés. En accord avec cette grille, des points limites prédictifs ont été déterminé afin de soustraire les animaux aux procédures expérimentales en cours d’étude. Les animaux en hyperglycémie recevront une insulinothérapie. Le cas échant la cétonémie sera mesurée afin d’ajuster les doses d’insuline à injecter. Enfin, les actes chirurgicaux et les prélèvements terminaux seront réalisés sous anesthésie analgésie profonde. De plus, la chirurgie et les tests d’évaluation d’efficacité de notre traitement, ne seront effectués que 2h après avoir placé les animaux dans la salle où aura lieu l’expérimentation, afin de diminuer le stress. Enfin, tout acte sur l’animal sera réalisé par du personnel expérimenté afin de réduire au maximum la durée des interventions et le stress des animaux.
Choix des espèces
Le Rat est la principale espèce utilisée dans de nombreuses études sur le diabète et la transplantation d’îlots pancréatiques. En effet, les rats diabétiques partagent des caractéristiques similaires à la physiopathologie du diabète chez l’Homme. De plus, les rats ont été préférés aux souris à cause de leur taille permettant une aisance de manipulations et facilite les interventions chirurgicales. Les rats pour cette étude seront âgés de 8 semaines, coïncidant avec un poids d'environ 200g. Poids idéal pour le prélèvement des pancréas, la réalisation des chirurgies et de nos tests d’évaluation d’efficacité de notre traitement.
Evaluation du profil pharmacocinétique d’un candidat médicament chez le rat
- Tests réglementaires
- Toxicologie et autres tests de sécurité
Sept voies d'administration possibles, de la bouche à la trachée en passant par la veine, le muscle, la peau ou le péritoine, et des prises de sang sous la langue, à la queue, au cou, aux pattes ou par un cathéter posé dans la carotide ou l'artère fémorale : 3 500 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie d'entre eux subit une chirurgie de 20 à 45 minutes pour poser ce cathéter ou une minipompe, et certains sont mis à jeun la veille, isolés en cage de jeûne. Ni le produit ni la maladie visée ne sont nommés : il s'agit de mesurer le devenir d'un candidat médicament dans l'organisme avant les premières administrations chez l'humain. La déclaration prévoit que 875 rats pourront être réutilisés dans d'autres projets, par exemple de formation, et les autres tués, notamment après un prélèvement terminal de liquide céphalo-rachidien, des effets marqués du produit ou la pose d'un dispositif. Pour les rats eux-mêmes, le porteur annonce comme bénéfice "une amélioration des connaissances scientifiques de l'espèce utilisée (le rat)".
Objectifs
Le projet consiste à étudier le devenir dans l'organisme d'un candidat médicament chez le rat (éveillé ou anesthésié), grâce à des prélèvements répétés dans le temps d'échantillons de sang après administration du produit à tester ainsi qu'un prélèvement terminal de liquide cephalo-rachidien.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus du projet sont la découverte et la mise sur le marché de nouveaux médicaments présentant un minimum d'effets secondaires dans la maladie humaine qui est visée par le/les produit(s) testé(s) dans ce projet. Ce projet permettra de générer des données scientifiques robustes chez l'animal pour pouvoir passer ultérieurement aux premières administrations chez l'homme, étape indispensable dans le processus de développement et de mise sur le marché de nouveaux médicaments. Pour l’animal, les bénéfices attendus sont principalement une amélioration des connaissances scientifiques de l’espèce utilisée (le rat) et le développement de méthodes pour améliorer le bien-être des animaux. Ces méthodes sont de plus en plus adaptées à l’espèce animale la plus adéquate pour répondre aux objectifs scientifiques attendus.
Procédures
Les rats de ce projet pourront subir une chirurgie pour introduire un tube très fin dans les veines et/ou les artères ou bien introduire une minipompe qui libère progressivement le produit (20 à 45 minutes). Les rats seront administrés (moins de 2 minutes) avec les produits à tester par différentes voies: orale, intrapéritonéale (au niveau de l'abdomen), sous-cutanée, intradermique, intramusculaire, dans la trachée, ou intraveineuse (avec une dose unique ou par injection lente). Les animaux pourront être mis à jeun la veille de l'administration pour une durée qui est dépendante du produit à tester. Des prélèvements de sang (moins de 2 minutes) pourront être réalisés: - Au niveau de la veine sous la langue de l’animal transitoirement anesthésié - Au niveau de la veine de la queue, du cou ou des pattes sur l’animal actif au moyen d'un maintien adapté de l'animal - Au niveau de l'artère qui distribue le sang du coeur vers la tête (carotide) ou de l'artère de la cuisse (fémorale) sur animal préalablement implanté d'un tube très fin.
Impact sur les animaux
Les rats de ce projet pourront subir un stress lié à la privation de nourriture et à l'isolement en cage de mise à jeun. Ils pourront aussi subir un stress lié à une douleur équivalente à la piqûre d'une aiguille ou une contrainte légère liée à l'administration orale lors de l'administration du produit ainsi qu'une douleur équivalente à la piqûre d’une aiguille lors des prélèvements de sang.
Devenir
Les animaux seront mis à mort si réalisation de prélèvements terminaux, suite à des effets marqués des produits testés, si non utilisés pour d’autres projets ou si implantés avec les dispositifs médicaux (procédures 1 et 2). Certains animaux (ex: témoins, animaux ne présentant pas d'effets marqués après traitement) pourront être réutilisés pour d'autres projets (ex: formation) si la gravité réelle a été de contrainte légère ou modérée et si les volumes sanguins prélevés et la période de récupération sont respectés.
Remplacement
Dans le cadre du développement de nouveaux médicaments, ce projet est réalisé chez le rat car il n’existe pas de méthode de substitution (en milieu artificiel ou par informatique) pour évaluer la pharmacocinétique d’un nouveau produit. Ou si ces méthodes existent, elles ne sont pas suffisantes pour répondre aux objectifs scientifiques du projet. Or, avant toute administration à l’homme, l’animal constitue un passage obligatoire pour l’évaluation de l’efficacité, la toxicité et la pharmacocinétique d’un candidat médicament. A ce jour, le rat est l’espèce qui est la plus adaptée à ce type de modèle d’étude.
Réduction
Un nombre minimal et suffisant d’animaux par groupe est utilisé afin d’analyser de façon rigoureuse et efficace les résultats des expériences et d’effectuer des analyses pharmacocinétiques. Nombre d’animaux minimal et suffisant par groupe pour réaliser une analyse pharmacocinétique : 5 par groupe.
Raffinement
Dans ce projet, le raffinement sera obtenu par : • la mise au point de procédures rigoureuses, • la formation du personnel, • un suivi quotidien de l’état de santé des animaux, • le recours à des procédures les moins invasives possibles, • Le suivi d’éventuel signes cliniques, • La détermination des points limites, • Le recours aux procédures d’euthanasie dès que nécessaire, • Un protocole analgésique adapté pour la chirurgie et la période post-opératoire et un suivi post-opératoire de l’état de santé des animaux avec des soins et un enrichissement adaptés afin de permettre une bonne récupération des animaux, • La réduction du volume sanguin prélevé grâce à l’amélioration de la sensibilité des méthodes d’analyse, • La familiarisation des animaux aux procédures expérimentales.
Choix des espèces
Le rat est l'une des espèces animales les plus pertinentes et les plus couramment utilisées pour la réalisation d’études de pharmacocinétique permettant d’étudier le devenir (absorption, distribution, métabolisation, élimination), d’un produit testé, dans le sang. Animaux adultes. Ce projet n’a pas pour objectif d’étudier les effets du produit sur l’animal à d’autres stades de développement.