Rats
Développement de traitements innovants antalgiques pour le traitement de la douleur.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Rats : 210
210 rats et 24 souris vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. On leur provoque une douleur inflammatoire de la patte par des stimulations thermiques ou mécaniques répétées, ou une douleur post-opératoire par incision et sutures, avec un risque d'automutilation de la plaie. L'objectif est de tester des nanomédicaments à base d'enképhalines contre la douleur, une partie des animaux étant tuée pour doser les substances dans le sang. Le porteur affirme que la complexité de la douleur rend le recours à l'animal "incontournable" et présente le rat comme l'espèce "de référence".
Objectifs
La morphine et les opioïdes synthétiques apparentés sont les analgésiques les plus largement utilisés mais leur utilisation est associée à des effets secondaires graves, tels que la dépression respiratoire, l'accoutumance et la dépendance. Dans ce contexte, les enképhalines, qui sont des opioïdes existant naturellement dans le corps humain, sont une option intéressante car elles jouent le rôle d’une morphine endogène, inhibitrice de la douleur mais sans effets secondaires. Cependant, l'utilisation des enképhalines a toujours été limitée car elles sont rapidement dégradées après leur injection dans la circulation sanguine. Ainsi, la conception de systèmes d'administration les protégeant de la dégradation et leur permettant d'atteindre leur cible pour délivrer leur action est un objectif ambitieux. Notre équipe a développé une nouvelle approche de nanomédecine permettant la protection des enképhalines. La preuve de concept a été faite sur un modèle classique de douleur inflammatoire chez le rat et l’étude a montré que les nanomédicaments contenant les enképhalines ont protégé la substance active qui s’est accumulé au site de la douleur et a montré une action analgésique périphérique. Cette étude préliminaire est très encourageante et une des voies d’amélioration de l’activité analgésique des enképhalines repose sur l’augmentation de leur stabilité par l’utilisation de médicaments qui empêche leur dégradation (appelés inhibiteurs d’enképhalinases) et ainsi prolonger encore leur durée de vie et donc leur action anti-douleur. Notre objectif est de tester cette piste d’amélioration en développant de nouveaux médicaments à base d’inhibiteurs des enképhalinases pour booster la concentration en enképhalines et traiter efficacement et durablement la douleur.
Bénéfices attendus
La douleur représente un important défi sanitaire mondial en raison de l'absence relative de traitement efficace, en particulier pour soulager la douleur neuropathique. Actuellement, les médicaments les plus puissants et les plus fréquemment utilisés pour soulager la douleur sont la morphine et les opioïdes de synthèse. Toutefois, leur utilisation chronique est associée à de graves inconvénients, tels que la dépression respiratoire, la tolérance et la dépendance. Chaque jour, plus de 130 personnes aux États-Unis meurent après une surdose d'opioïdes. Il existe donc un besoin important de médicaments antidouleur efficaces dépourvus d’effets secondaires. L’objectif de ce projet est le développement de nouveaux traitements innovants de la douleur. Les enképhalines qui sont des opioïdes naturellement existants dans le corps humain représentent un moyen prometteur d'atténuer la sensation de douleur, sans les effets secondaires de la morphine. Cependant, leur dégradation rapide une fois administrés limite leur utilisation clinique. Ainsi, la conception de nanosystèmes d'administration de médicaments protégeant les enképhalines de la dégradation et leur permettant d'atteindre les récepteurs opioïdes situés dans le système nerveux périphérique (effet local et non central) est un objectif majeur. Cette nouvelle approche permettrait de lutter contre la crise des opioïdes qui a englouti l'Amérique, et d’autres pays dans une moindre mesure, dans une vague d'addiction et de décès par overdose.
Procédures
Pour le modèle de douleur inflammatoire au niveau de la patte, le rat subira 2 injections, d’une durée de quelques secondes, sous anesthésie générale. La voute plantaire des pattes arrière du rat sera soumise une douzaine de fois (toutes les 30 minutes environ) à un stimulus thermique ou mécanique, qui va déclencher le retrait spontané de la patte, l’animal n’étant pas contraint. La procédure durera au maximum 24h. Pour le modèle de douleur post-opératoire, le rat ou la souris subira une incision qui sera refermée avec 2 points de suture sous anesthésie générale (durée de l’intervention : 5 minutes). Pour la pharmacocinétique, chaque rat sera soumis à une injection et à 4 ou 5 prélèvements de sang sur 24 ou 48 h. Ces gestes seront réalisés sous anesthésie à l’isoflurane et dureront moins d’une minute. Pour la biodistribution, chaque souris sera soumise à une injection unique de traitement et sera suivi en imagerie à différents temps sur une période de 24h. Les injections et l’imagerie seront réalisées sous anesthésie générale et dureront moins d’une minute.
Impact sur les animaux
Le modèle d’inflammation de la patte induira une douleur locale modérée pendant 3 à 8 h avec une réduction de la motricité mais sans autres manifestations comportementales notables. La voute plantaire des pattes arrière du rat sera soumise à un stimulus thermique, qui va déclencher le retrait de la patte. La douleur reste modérée car les animaux ont la possibilité d'échapper à la stimulation en retirant leur patte, l’animal n’étant pas contraint. Le modèle de douleur post-opératoire, équivalent à la suture d’une plaie superficielle aux urgences de l’hôpital sous anesthésie locale, induira une douleur locale pendant 2 à 3 jours avec un pic de douleur à 24h. Une éventuelle infection au site d’incision ou une désunion de la cicatrice seront à surveiller ainsi que des comportements d’automutilation au niveau de la plaie.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés à l’issue des procédures, soit parce que l’étude est terminée et qu’ils ne pourront pas être ré-utulisés dans une autre procédure, soit pour réaliser des prélèvements sanguins pour doser les substances actives dans le plasma.
Remplacement
La douleur est un phénomène très complexe. C’est une expérience sensorielle et émotionnelle désagréable, associée à une lésion tissulaire. Le stimulus générant la douleur va activer les terminaisons nerveuses de neurones spécialisés dans la perception de la douleur. Ce signal se propage ensuite le long des fibres nerveuses jusqu’à la moelle épinière et le cerveau. Il existe dans le cerveau et la moelle un puissant système de contrôle de la douleur qui fait notamment intervenir des endorphines et régule le transfert des informations douloureuses en provenance de la périphérie. Cette complexité est actuellement impossible à modéliser in vitro ou in silico et le recours à l’animal est incontournable pour évaluer nos nanomédicaments sur la douleur. Le rat constitue un bon modèle d’étude de la douleur car il possède une organisation nerveuse comparable à celle de l’homme. Les modèles de douleur inflammatoire sont validés par la communauté internationale (International Association for the Study of Pain, IASP)
Réduction
Le dimensionnement des groupes expérimentaux a été réalisé à l’aide d’un logiciel de statistique qui permet de déterminer le nombre juste et minimal d’animaux qui garantira la validité statistique de l’étude. Un plan d’expérience a été construit afin de réduire au maximum le nombre d’animaux. Les animaux seront répartis dans les groupes expérimentaux de manière aléatoire. L’attribution des traitements se fera en simple aveugle pour éviter les biais expérimentaux. Si les traitements innovants testés ne présentent pas l’effet analgésique escompté l’étude s’arrêtera là. Pour l’étude de pharmacocinétique, afin de réduire le nombre d’animaux, plusieurs prélèvements sanguins seront réalisés sur le même animal dans la limite du volume maximal prélevable en 24h. L’étude de biodistribution se fera en imagerie par fluorescence ce qui permettra un suivi longitudinal des animaux et de réduire considérablement le nombre d’animaux utilisés.
Raffinement
La semaine précédent la mise en place du modèle, les rats seront manipulés tous les jours et habitués aux gestes de la procédure afin de minimiser le stress le jour de la procédure expérimentale. Les injections, lesprélèvements et la chirurgie se feront sous anesthésie générale associée quand cela est possible à une anesthésie locale (quand pas d’interférence entre le traitement et l’anesthésique). Notre modèle de douleur inflammatoire et post-opératoire induit une douleur modérée dans la patte qui est raisonablement bien supportée par l’animal. Dans les tests utilisés pour évaluer la sensibilité nociceptive, l’animal n’est pas contraint pendant les mesures et l’intensité de la stimulation est progressivement augmentée jusqu’à une valeur minimale seuil pour déclencher la réaction nociceptive et donc le retrait de la patte. La stimulation n’est jamais poursuivie au-delà. Pour des raisons scientifiques évidentes, les anti-douleurs et les anti-inflammatoires ne peuvent pas être utilisés. Toutefois, une grille de score permettra de suivre l’état général des animaux et de définir des points limites qui seront strictement appliqués. Les animaux seront stabulés en groupes sociaux, dans un environnement enrichi afin de favoriser un comportement naturel.
Choix des espèces
Cette étude sera effectuée sur des rats car c’est l’espèce de référence dans la littérature pour les études sur la douleur. Les rats sont calmes, faciles à manipuler et s’acclimatent progressivement à l’expérimentateur. L’étude de biodistribution sera menée sur des souris afin de pouvoir réaliser une étude longitudinale en imagerie de fluorescence, les rats étant trop grands pour être imagés en entier dans l’appareil d’imagerie. Nous utiliserons des rats et des souris adultes car la population cible est adulte.
Impact de l’activation immunitaire maternelle sur les infections congénitales par le cytomégalovirus
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système nerveux
996 rats vont être utilisés, tous mis à mort à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance allant de léger à sévère. Des rates gestantes reçoivent une injection destinée à activer leur système immunitaire et deux prises de sang, puis sont opérées sous anesthésie pour l'injection d'un cytomégalovirus dans le cerveau de leurs embryons, avec des avortements partiels possibles. Tatoués aux pattes dès le premier jour, leurs ratons passent un test de retournement sur le dos et un test d'éloignement du vide sur une plateforme de 8 cm, puis, selon les groupes, l'implantation d'électrodes sous anesthésie, des tests cognitifs et comportementaux non nommés portant sur l'anxiété, la mémoire spatiale et la sociabilité, et 72 heures d'EEG par télémétrie. Ces ratons infectés peuvent présenter dès leurs deux premières semaines des crises d'épilepsie déclenchées par la manipulation, associées à des morts subites, et le porteur attend du projet "des informations importantes" et la "possibilité" de prévenir un jour ces conséquences.
Objectifs
Les infections congénitales à cytomegalovirus (CMV) concernent environ 1% des naissances et représentent une cause majeure de troubles du neurodéveloppement (e.g. microcéphalie, polymicrogyrie, surdité, paralysie cérébrale, épilepsie, déficience intellectuelle...). Une influence neuropathologique à plus long terme a été évoquée, notamment sur la survenue d'autisme ou de schizophrénie. En dépit de leur fréquence et de leurs conséquences médicales et socio-économiques, la physiopathologie des infections congénitales au CMV reste peu étudiée et mal connue. Ainsi, les options préventives et thérapeutiques restent limitées. L’étude de modèles animaux pertinents, notamment chez la souris et le rat, utilisant les CMVs spécifiques de ces espèces, représente une approche de choix pour appréhender les mécanismes sous-jacents complexes et évolutifs, le développement du système immunitaire cérébral et des réseaux neuronaux, et leurs interactions réciproques. L'objectif principal de ce projet est d'explorer chez le rat l'impact de la réaction immunitaire au CMV et les conséquences de l'infection du cerveau en développement par le cytomégalovirus (CMV), à différents niveaux d’analyse : au niveaux moléculaire et cellulaire, au niveau des conséquences proximales pendant la période postnatale précoce et à plus long terme sur la cognition, le comportement et la survenue d'activités épileptiques spontanées.
Bénéfices attendus
Les infections congénitales par le cytomégalovirus sont fréquentes (0.7 à 1% des naissances) et représentent une cause majeure de pathologie neuro-développementale, avec des conséquences médicales sévères et un impact socio-économique important. Cependant, les mécanismes restent mal compris et peu abordés, et l'impact à long terme notamment reste mal connu. De ce point de vue, notre projet doit apporter des informations importantes pour apprécier ces conséquences, tout en ouvrant la possibilité de les prévenir en ciblant des altérations précoces du cerveau en développement.
Procédures
Une injection périphérique est pratiquée chez des femelles gestantes puis un prélèvement sanguin est réalisé 3h et 24h après l’injection. Après au moins 2 jours de récupération, les mêmes femelles sont opérées sous anesthésie générale, afin d’accéder aux embryons et d’injecter le CMV dans les cerveaux embryonnaires. Dépendant du nombre d’embryons, la chirurgie dure de 30 à 45 minutes ; le muscle et la peau sont suturés. Au premier jour postnatal, les ratons d’une même portée sont tatoués au niveau des pattes avant et/ou arrière, et suivis quotidiennement pendant les deux premières semaines de vie postnatale (mesures de masse corporelle, réalisation de tests sensorimoteurs (test du réflexe de retournement lorsque l’animal est placé sur le dos, test du réflexe d’éloignement du vide lorsque la tête de l’animal est dans le vide, l’animal étant posé sur une plateforme élevée d’environ 8 cm), observation de la survenue de crises généralisées d’épilepsie) ; chaque session de tests dure environ 2-3 minutes. Aux stades P18 et P30, une chirurgie sous anesthésie générale est réalisée sur certains animaux pour implanter une électrode permettant d’enregistrer les activités corticales précoces. Ces enregistrements sont réalisés chez l’animal éveillé pendant environ 30 minutes, puis sous anethésie générale légère pendant au maximum 2 heures. Après P60, d’autres animaux sont évalués au cours de test cognitifs et comportementaux non-invasifs, sans restriction d'eau ni de nourriture (anxiété, reconnaissance et mémoire spatiales, sociabilité). Des sessions d’entrainement sont réalisées afin de minimiser le stress. Une fois ces tests terminés, une chirurgie sous anesthésie générale est réalisée sur certains animaux pour implanter un système permettant d’enregistrer les activités corticales sans fil. Ces explorations fonctionnelles (vidéo-EEG télémétrique ; durée 72h) sont réalisées une semaine après la chirurgie chez l’animal vigile en activité dans sa cage.
Impact sur les animaux
Le composé injecté aux femelles gestantes peut déclencher une réaction transitoire (hyperthermie, hypoactivité, et hypophagie) qui se normalise après 24h. Un prélèvement sanguin est réalisé à 3h et 24h post-injection. Après au moins 2 jours de récupération, ces mêmes femelles sont opérées sous anesthésie générale pour accéder aux embryons et réaliser des injections dans les cerveaux embryonnaires. L'anesthésie des femelles gestantes peut engendrer des dépressions respiratoires, une hypothermie, une déshydratation. La chirurgie elle-même peut engendrer en post-opératoire sur des temps courts (1 à 3 jours maximum) de rares et faibles hémorragies vaginales, des avortements partiels, des douleurs abdominales, une diminution de la mobilité / inactivité, une perte de poids, une inflammation des sutures. Les femelles gestantes sont isolées lors de la période post-opératoire jusqu’à la mise bas. Leur bien-être après chirurgie est évalué quotidiennement par des mesures de paramètres cliniques, comportementaux ou biologiques. La majorité des femelles gestantes (>97%) récupèrent très bien après la chirurgie et la gestation se poursuit jusqu’à la mise bas. Chez les ratons nés après l’infection cérébrale au CMV in utero, un ensemble de phénotypes est attendu. Leur suivi quotidien au cours des deux premières semaines de vie postnatale a mis en évidence la survenue : d'hyperextension des membres inférieurs ; de crises d'épilepsie généralisées tonico-cloniques déclenchées par la manipulation, et correlée à la survenue de mort subite (sudden unexpected death in epilepsy, SUDEP) ; d’un défaut de développement de réflexes sensorimoteurs évalués par le test d'éloignement du vide (cliff aversion test) et le test de retournement (rigthing reflex). A plus long terme, nous anticipons des altérations fonctionnelles et comportementales chez les rats infectés par le CMV in utero, e.g. des activités épileptiques spontanées, des troubles du cycle veille/sommeil, des troubles cognitifs (mémoire spatiale) et des troubles de la sociabilité, mais cela doit être exploré et validé.
Devenir
Les femelles sont euthanasiés car elles ne peuvent pas être réutilisées. La descendance est mise à mort pour analyses post mortem.
Remplacement
Les mécanismes neurophysiopathologiques des infections congénitales par le CMV reposent de manière inhérente sur des interactions développementales multiples, entre la dynamique de l'infection virale elle-même, celle des réseaux neuronaux, et celle du système immunitaire cérébral. Il est évident que certains de ces évènements, ainsi que leur complexité, et leurs relations réciproques, ainsi que leurs conséquences à long terme comme envisagé dans le projet, ne peuvent être modélisés in vitro y compris en utilisant des cérébroïdes, et encore moins in silico. Cette constatation est évidente pour les études cognitives et comportementales. Une partie de nos expériences d'enregistrements des activités épileptiques sera réalisée in vitro (tranches aigues de cerveau), afin de réduire l’expérimentation sur l’animal vivant.
Réduction
Nous avons basé le nombre minimal d'animaux nécessaires sur la base de nos résultats antérieurs, et sur des calculs classiques de puissance statistique pour les tests les plus usuels. Nous optimisons la réduction des animaux utilisés de plusieurs manières : - chaque gestation et tous les embryons injectés in utero sont utilisés. - par ailleurs, le principe de réduction sera appliqué, car un animal jeune adulte passera à la fois les tests cognitifs et comportementaux, puis les enregistrements EEG ; les tissus cérébraux étant prélevés à l'issue de ces analyses. Ceci aura de plus l'avantage de permettre d'établir d'éventuelles corrélations entre plusieurs anomalies chez les mêmes animaux ayant passé l'ensemble des tests.
Raffinement
Le bien-être des animaux est évalué par des mesures de paramètres cliniques, comportementaux ou biologiques adaptés, y compris les weekends et jours fériés, consignés dans un registre (avec une fiche de suivi post-opératoire pour les femelles gestantes, qui permet d'établir un score, et une fiche de suivi des cohortes de ratons injectés au CMV). Chaque rate et sa portée est hébergée dans une cage avec nourriture et eau à volonté. L’environnement est enrichi avec des matériaux souples (papier foisonnant, litière en carrés de cellulose vierge) et un tunnel en carton permettant la confection d’un nid. Les femelles gestantes subissent une intervention chirurgicale réalisée sous anesthésie générale, sur un tapis chauffant. Le rythme respiratoire des animaux est surveillé en permanence, et une injection intra-péritonéale de sérum physiologique est réalisée en fin d’intervention. Après leur réveil, les femelles sont placées sur un tapis chauffant pendant au moins 30 minutes. Un suivi post-chirurgical est réalisé : surveillance de la cicatrisation (nettoyage de la plaie et nouvelles sutures si détérioration), d’absence d'hémorragie vaginale, de la mise bas (euthanasie si retard de la mise bas supérieur à 24h), de la perte de poids (euthanasie si > à 20%), de l'hypothermie (froid au touché), des signes de douleur (prostration, agressivité, absence de réaction aux stimuli). En fonction du score obtenu, une injection d'analgésique ou d’anti-inflammatoire peut être pratiquée. Les ratons sont également suivis avec notamment une surveillance de leur état général et de leur prise de poids, et de l’apparition des phénotypes caractéristiques de notre modèle. Ces mesures seront quotidiennes de P1 à P14. Après P14, seul le poids sera mesuré, d’abord quotidiennement jusqu’à P20, puis 1 fois par semaine jusqu’à P30. Après sevrage (à P30), les animaux seront regroupés par sexe à 2-3 par cage dans un environnement enrichi (rouleaux de papier foisonnant et tunnel en carton). Le poids sera suivi une fois par semaine après P30. Autour de P60, les tests comportementaux seront précédés de plusieurs sessions d’habituation pour minimiser les effets du stress.
Choix des espèces
Les animaux que nous utilisons, en l'occurrence les rats, sont des rongeurs de petite taille et d’élevage facile, avec une gestation d'une durée adaptée aux exigences des travaux de recherche. Ils possèdent un système nerveux central dont le développement présente de nombreuses similitudes avec celui du système nerveux humain, et dont l’organisation, certes simplifiée, est cependant suffisamment complexe pour être représentative. D'une manière générale, ils constituent des modèles de choix pour l’étude des mécanismes pathologiques du développement cérébral. Le rat est particulièrement adapté à des études électrophysiologiques, cognitives et comportementales. Dans le projet présenté ici, le choix de l'espèce est aussi orienté par l'utilisation d'une souche de cytomégalovirus de rat recombinante, car les cytomégalovirus, y compris ceux de rat, sont spécifiques d'espèce. Les rates gestantes seront âgées d'environ 10 semaines à 6 mois. Les infections in utero seront réalisées à E15, donc au début du dernier tiers de gestation, ce stade d'infection tenant compte de l'état de développement cérébral, d'impératifs méthodologiques, et conduisant à reproduire les conséquences neurologiques postnatales rappelant la pathologie humaine modélisée ici. L’étude des activités épileptiformes in vitro seras réalisée entre P14 et P17, période classique où le cerveau immature, correspondant à la période néonatale chez l'homme, présente une plus forte susceptibilité aux activités épileptiques. Les enregistrements des activités corticales précoces seront réalisés à P18 et à P30, qui sont des périodes classiquement utilisées pour ce type d’enregistrements. La recherche d'effets à plus long terme du CMV sera réalisée chez des jeunes rats adultes (P60 et au delà), permettant la réalisation efficace de tests cognitifs et comportementaux, ainsi que des enregistrements EEG télémétriques sur plusieurs jours consécutifs.
Développements méthodologiques en IRM et RMN pour de l’imagerie 3D rapide et quantitative
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Oncologie
Rats : 190
580 souris et 190 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent des injections de cellules cancéreuses dans le cerveau, le cœur ou une veine, ou de biomatériaux, puis des examens IRM sous anesthésie répétés deux fois par semaine, les tumeurs pouvant provoquer titubation, léthargie et perte de poids. L'objectif n'est pas de soigner mais de développer des séquences d'imagerie IRM plus rapides et quantitatives, destinées à terme à la clinique humaine. Le porteur qualifie l'imagerie du petit animal vivant de "maillon indispensable" et ne prévoit que des essais in vitro préliminaires.
Objectifs
L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) apparait comme une technique d'imagerie pouvant remplacer le scanner du fait de son innocuité. Cette technique est devenue un outil de plus en plus utilisé pour le diagnostic médical, grâce à sa bonne résolution spatiale, son caractère non-traumatique et sa grande variété de contrastes. Ces progrès n'ont pu être réalisés sans d'importants développements méthodologiques. Afin de poursuivre ces avancées techniques, notre projet consiste à développer des stratégies pour analyser les systèmes biologiques dans une réelle approche intégrative en cherchant autant que possible à limiter la perturbation et l’influence de l’exploration sur le comportement du système analysé. Plus précisément il s'agit d'une part d'optimiser ou de développer de nouvelles méthodes en imagerie permettant d'obtenir des informations sur la structure et/ou la fonction d'une partie d'un organe ou sur la totalité de l'organisme dans le temps et dans l'espace et de mettre en évidence des dysfonctionnements. Ces méthodes ont pour objectifs d’être, à terme, utilisées en routine clinique chez l’homme. D'autre part, dans le cadre de développement de thérapies (cellulaires) ciblées, il est important de perfectionner ou d'inventer des méthodes innovantes de ciblage et de marquage cellulaire afin de les détecter et suivre leur devenir par IRM. Ces méthodes nécessitent l'injection d'un agent ciblant stable et biocompatible agissant comme des agents de contraste intelligents. Ce projet est donc basé sur le développement de séquences IRM sur le petit animal pour obtenir des informations précises et fiables, en 3D et en des temps d’acquisition rapides. C’est pour cela que des techniques originales d’acquisition des données seront développées, et combinées à des techniques de traitement du signal. Les principaux problèmes auxquels ces nouvelles méthodes devront répondre sont le manque de contraste du tissu d’intérêt, les mouvements respiratoires et cardiaques qui rendent les images floues, le signal hyperintense de la graisse, la sensibilité aux hétérogénéités de champ magnétique et la quantification précise, fiable et reproductible de paramètres physiques.
Bénéfices attendus
Ce projet va permettre de, non seulement apporter plus de connaissances sur l’anatomie du cerveau, mais aussi de développer des méthodes IRM plus rapides, plus informatives, pour obtenir des diagnostics plus précoces et précis pour l’oncologie. Finalement, en ingénierie des biomatériaux, ce projet permettra d’évaluer l’efficacité de la régénération tissulaire et vasculaire dans des organes profonds, avant leur transfert à l’homme.
Procédures
Toutes les procédures seront réalisées sous anesthésie générale. Un premier groupe de 70 souris et 30 rats sera soumis à une injection de cellules cancéreuses ou de biomatériaux dans le cerveau (en une seule fois, chirurgie ne dépassant pas 15min par animal) puis subiront des examens IRM (ne dépassant pas 1h par animal) répétés deux fois par semaine. Un deuxième groupe de 30 souris animaux sera soumis à une injection de cellules cancéreuses via une injection via le coeur (en une seule fois, intervention de quelques minutes) puis subiront des examens IRM (ne dépassant pas 1h par animal) répétés deux fois par semaine. Un troisième groupe de 30 souris sera soumis à une injection intraveineuse de cellules cancéreuses via la veine cave (intervention de quelques minutes) puis subiront des examens IRM (ne dépassant pas 1h par animal) répétés deux fois par semaine. Un quatrième groupe de 580 souris et 190 rats sera soumis à une injection intraveineuse de cellules cancéreuses ou d’agents de contraste IRM via la veine caudale (intervention de quelques minutes) puis subiront des examens IRM (ne dépassant pas 1h par animal) répétés deux fois par semaine. Un cinquième groupe de 60 souris et 40 rats sera soumis à une injection sous-cutanée de cellules cancéreuses ou de biomatériaux (intervention de quelques minutes) puis subiront des examens IRM (ne dépassant pas 1h par animal) répétés deux fois par semaine.
Impact sur les animaux
Le création des modèles tumoraux et d’implantation de biomatériaux peuvent induire des douleurs dues aux chirurgies correspondantes, notamment au niveau de la tête et de l’abdomen. Les modèles tumoraux pourraient induire des effets indésirables sur le comportement de l’animal (titubation, léthargie), sur son apparence (yeux mi-clos, dos vouté), une perte de poids, des signes neurologiques tels que la tête penchée, et des signes de modification de la fonction respiratoire. L’implantation des biomatériaux devrait générer une inflammation locale et temporaire.
Devenir
Les suivis IRM sont nécessaires à l'évaluation de l’efficacité des nouvelles méthodes IRM dans la détection, le diagnostic et le pronostic. Afin de confirmer la détection de tumeurs ou de biomatériaux par IRM, les animaux seront euthanasiés en fin de chaque procédure pour extraire des organes et tissus d’intérêt et ainsi réaliser des études histologiques.
Remplacement
Nous souhaitons développer des séquences IRM permettant un diagnostic plus précoces et fiables grâce à l’obtention d’images avec des résolutions spatiales et temporelles plus élevées, et des informations plus quantitatives. L’imagerie du petit animal vivant est donc un maillon indispensable dans ce processus. En revanche, nous réaliserons des expérimentations in vitro préliminaires avant tout passage à l’animal, concernant l’efficacité du marquage cellulaire et la détection des biomatériaux. Pour cela, les cellules marquées ou les biomatériaux seront piégés dans du gel d’agarose puis imagés. Cela permettra de réaliser une 1e optimisation des nouvelles méthodes IRM.
Réduction
Des contrôles sains seront nécessaires pour vérifier la validité des diagnostics IRM des animaux pathologiques. Cependant, du fait de la non-invasivité de l’IRM, les mêmes animaux seront imagés plusieurs fois avec un minimum de trois jours entre chaque examen. De plus, les structures contralatérales (ou éloignées du site d’implantation) de chaque tissu d’intérêt serviront de contrôle interne. Cette démarche permet de limiter le nombre d’animaux au strict nécessaire.
Raffinement
Les animaux seront gardés dans des cages séparées, avec de l’enrichissement et de la nourriture et de l’eau à volonté. L'utilisation d'anesthésies gazeuses générales lors des procédures, d'une couverture analgésique pendant les chirurgies, la présence d'un tapis chauffant permettant de maintenir la température interne des animaux et le contrôle de la respiration permettent d'assurer un réveil rapide des animaux et sans douleur. L’expérience d’IRM en elle-même ne génère aucun signe de souffrance visible. L’agent de contraste utilisé est quotidiennement employé lors des examens sur les patients. Cet agent de contraste n’entraîne pas d’effets secondaires. De plus, les animaux seront injectés à une dose 5 fois inférieure à la dose clinique. Une grille de scorage a été instaurée pour surveiller la santé et le bien-être des animaux, comprenant des signes au niveau du comportement, de la mobilité, de la perte de poids, et de l’apparition de symptômes cliniques. Les souris pathologiques seront étudiées jusqu’à ce que leurs poids aient diminué de 15% ou que les autres points limites soient atteints. Si des signes de mal-être apparaissent, les animaux seront pris en charge par un analgésique et pourront être séparés et placés dans des cages individuelles. Des points limites ont aussi été instaurés, induisant une euthanasie immédiate. L’état de santé des animaux sera suivie quotidiennement.
Choix des espèces
Les souris C57Bl/6N sont des souris sans modification génétique, représentant des animaux d’étude de l’anatomie du cerveau sain, et de l’efficacité de régénération tissulaire suite à l’implantation d’un biomatériau. De même, des rats Wistar seront utilisés du fait de leur taille importante comparée à la souris permettant de faciliter l’implantation de biomatériaux. Les souris BalbC et Swiss Nude permettront d'obtenir des modèles de tumeurs d'origine murine ou humaines. Tous les animaux seront utilisés à l'âge adulte.
Vasectomies de rongeurs de laboratoire destinés à la production de femelles pseudogestantes
- Recherche fondamentale
- Système urogénital
Rats : 1950
4 875 souris et 1 950 rats mâles vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une vasectomie chirurgicale sous anesthésie, avec un risque de douleur post-opératoire, de saignement et de mauvaise cicatrisation, afin de produire par accouplement des femelles pseudogestantes pour des transferts d'embryons. Après six mois à un an d'accouplements, ils sont tués par inhalation de CO2 ou dislocation cervicale. Le porteur indique qu'aucune alternative de type injection d'hormones n'existe chez les rongeurs et présente l'accouplement avec un mâle vasectomisé comme la méthode "de référence" pour ce "besoin".
Objectifs
Ce projet de vasectomies de rongeurs de laboratoires a pour objectif de fournir des mâles stériles dont la libido n'aura pas été altérée. Ils sont destinés à la production de femelles pseudogestantes pour des chirurgies de transferts embryonnaires. La pseudogestation est obtenue après accouplement d'une nuit avec un mâle vasectomisé dont la fréquence de mise en accouplement n'exédera pas 1 jour sur 3. Les femelles accouplées sont préalablement triées en fonction de leur cycle et seules les femelles en oestrus sont sélectionnées. Le lendemain matin de l'accouplement, la présence d'un bouchon vaginal témoignera des coïts et sera le premier signe de pseudogestation potentielle. Cette dernière sera confirmée au cours de la chirurgie de transfert d'embryons par la présence de corps jaunes sur les ovaires et d'un ampoulla au niveau de l'infundibulum pour les stades de gestation 0.5 dpc (days post-coïtum).
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus du projet sont de pouvoir disposer d'animaux en bonne santé et aptes à générer efficacement des femelles en état de pseudogestation après leur mise en accouplement.
Procédures
Chaque animal subira sous anesthésie, une chirurge du système reproducteur (vasectomie) pour une durée inférieure à 15 minutes.
Impact sur les animaux
Les nuisances ou les effets indérisables attendus sur les animaux sont la douleur pendant la chirurgie et celle en post-opératoire, le risque de saignement continu et une mauvaise cicatrisation.
Devenir
Les animaux seront mis à mort à la fin de leur période d'utilisation (6 mois à 1an) pour les accouplements, soit par inhalation de CO2, soit par dislocation cervicale (sous anesthésie en fonction du poids de l’animal) selon les protocoles de la directive 2010/63/UE. Il n'y a pas de possibilité pour les animaux de continuer le projet ou d’être réutilisés.
Remplacement
Contrairement à d'autres espèces, il n'est pas décrit de solution alternative efficace (type injection d'hormones) pour les rongeurs afin d'obtenir des femelles pseudogestantes. L'accouplement naturel avec un mâle vasectomisé reste la méthode de référence utilisée pour ce besoin.
Réduction
L'aspect réduction du nombre d'animaux est traité via une politique de réduction au strict minimum nécessaire de femelles pseudogestantes pour atteintre des objectifs demandés par les utilisateurs finaux de la communauté scientifique. Aucune approche statistique n'a été réalisée. Les fonds génétiques des mâles utilisés pour cette chirugie, seront de préférences ceux qui présentent les meilleures libidos au sein de ces espèces. Ceci permettra de réduire le nombre de mâles necessairepour obtenir un taux de bouchons vaginaux le plus élevé possible. Le ratio est qu'1 mâle vasectomisé peut donner de 50 à 100 femelles pseudogestantes durant son cycle d'accouplement.
Raffinement
Une surveillance des animaux est faite quotidiennement pour déceler tout signe clinique anormal et atteinte des points limites tout au long du projet. L’observation est basée sur l’utilisation d’une grille d’évaluation spécifique à la chirurgie et à l'activité d'élevage. Les chirurgies seront réalisées par un personnel formé et expérimenté avec un protocole anesthésique et analgésique adapté et un suivi post-opératoire de l’état de santé des animaux avec des soins et un enrichissement adapté afin de permettre une bonne récupération des animaux. Ils seront hébergés accompagnés d'une femelle non destinée à être opérée pour éviter l'isolement du mâle. Puis, la femelle destinée au transfert d'embryons est ajoutée à ce binome permanent pour créer pontuellement un trio.
Choix des espèces
L’espèce choisie doit être identique à celle des femelles pseudogestantes utilisées pour lesquelles le recours à la technique de transfert embryonnaires est nécessaire. Pour les souris comme pour les rats, il sera utilisé des fonds génétiques non consanguins, reconnus pour leur libido et leur longévité d'utilisation. L’âge des animaux est déterminé par celui de leur puberté pour mener à bien la production de femelles pseudogestantes avec des rendements optimums afin de réduire au maximun le nombre de femelles à accoupler et le nombre de mâles à utiliser : -Rats : mâles âgés de 5 à 8 semaines lors de la chirurgie -Souris : mâles âgés de 5 à 8 semaines lors de la chirurgie
Modèles précliniques de gliome chez le rat
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système nerveux
220 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacun subit une craniectomie pour l'implantation de cellules de glioblastome dans le cerveau, puis des séances répétées d'imagerie cérébrale sous anesthésie, avant la mise à mort vingt jours après la greffe. L'objectif est d'étudier le rôle de la sécrétion des cellules tumorales dans le développement du gliome et d'identifier des cibles thérapeutiques. Le porteur affirme qu'aucune méthode in vitro ne démontre la pertinence in vivo et qu'une étude préclinique chez l'animal est requise.
Objectifs
Le gliome est un cancer du cerveau agressif au pronostic sombre et aux options thérapeutiques limitées. Le gliome est la forme maligne la plus courante de tumeur cérébrale primaire avec le taux de mortalité le plus élevé. Le glioblastome est considéré comme la forme de gliome la plus agressive, invasive et mortelle, et il représente 50% de tous les cas de gliome. Le glioblastome est considéré comme presque incurable et la survie des patients après le diagnostic est de 15 à 18 mois malgré des paradigmes de traitement agressifs tels que la résection chirurgicale combinée, la radiothérapie et la chimiothérapie. Ces tumeurs malignes très agressives sont extrêmement invasives et prolifératives. Combinés, ces facteurs contribuent à la résistance thérapeutique et à des taux de récidive de près de 100%. Pour mieux étudier la progression naturelle de cette maladie dévastatrice et pour une meilleure évaluation des nouveaux schémas thérapeutiques, des moyens de caractériser de manière non invasive et longitudinale les tumeurs dans les modèles précliniques sont très recherchés. Les modèles précliniques de gliome sont d'une valeur inestimable pour comprendre la progression du glioblastome chez les patients, pour évaluer des stratégies thérapeutiques prometteuses. Le glioblastome se caractérise notamment par une communication intense entre les cellules tumorales et leur microenvironnement, principalement par la sécrétion de protéines et d'autres facteurs par les cellules du glioblastome. Comme pour d'autres tumeurs solides, l'une des principales caractéristiques du glioblastome est l'intensité des interactions réciproques avec son microenvironnement - en particulier les neurones. Par conséquent, les mécanismes cellulaires qui contrôlent la sécrétion des cellules du glioblastome sont particulièrement importants dans le cancer et dans le fonctionnement des cellules cérébrales.
Bénéfices attendus
La greffe des cellules de glioblastomes modifiées génétiquement permettra de connaître le rôle de la sécrétion dans le développement tumoral. La co-injection de modificateurs de l'expression des gènes permettra de déterminer des potentielles nouvelles cibles thérapeutiques envisageables chez l’homme. Ces molécules pourraient le cas échéant être utilisés comme adjuvants d’une résection chirurgicale de tumeurs chez l’homme.
Procédures
Les animaux seront soumis à une procédure chirurgicale visant à implanter des cellules tumorales dans le cerveau et la visualisation de la croissance tumorale par imagerie cérébrale sous anesthésie gazeuse d'une heure. Cette greffe sera réalisée en une seule fois par animal. cette procédure prend 1h maximum par rat. Pour les chacune des 4 séances d'imagerie, chaque rat subira une anesthésie gazeuses de 40 minutes.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables des expérimentations sont liés aux anesthésies répétées, aux douleurs associées aux injections, au stress au réveil des anesthésies, aux douleurs liés au craniectomies et à un effet général altéré suite à la présence d'une tumeur cérébrale.
Devenir
La procédure vise à l'implantation des cellules tumorales dans le cerveau, et à réaliser un suivi longitudinal tous les 5 jours par imagerie cérébrale. Elle termine 20 jours après par la mise à mort des animaux.
Remplacement
Ce projet vise à obtenir une preuve de concept in vivo. Les expériences in vitro, y compris de co-culture glioblastome-neurones indiquent un rôle de la sécrétion dans l’état souche des cellules cancéreuses. Aucune méthode in vitro ne permet de démontrer la pertinence in vivo pour établir le rôle de la sécrétion dans le développement tumoral dans un environnement pertinent pour la pathologie humaine. De plus, l’utilisation potentielle d’oligos anti-sens pour contrôler la sécrétion dans le cadre du glioblastome chez l’homme nécessite une étude pré-clinique chez l’animal.
Réduction
Les effectifs ont été déterminés par une évaluation statistique appropriée et prend en compte les échecs dus à une mortalité en cours de procédure. Le suivi longitudinal par imagerie de type Doppler permet de restreindre le nombre d’animaux utilisés mais nous procéderons à une analyse finale par histologie ainsi que par le suivi de marqueurs moléculaires. Pour ces raisons, des groupes de 25 rats par condition (8 au total) seront nécessaire. La procédure n'ayant pas été encore utilisée par l'équipe, une phase de mise au point et formation au geste avec 20 rats injectés avec des cellules de glioblastome contrôle sera nécessaire. Le projet utilisera un total de 220 rats.
Raffinement
Les rats, non isolés, ont dans leur cage un environnement enrichi. Les soins sont toujours effectués par les mêmes expérimentateurs et animaliers afin de réduire le stress des animaux. Les signes de douleur éventuels amèneront aux traitements appropriés avec des analgésiques. Nous avons défini des points limites.
Choix des espèces
Nous utiliserons un modèle des rats Fischer 344, un modèle pertinent pour l'implantation de cellules de gliomes. L’utilisation de ces modèles va nous aider à mieux appréhender la croissance tumorale et surtout avoir un modèle animale très proche des procédures effectuées chez les patients. Les cellules utilisées nous permettent de contrôler la croissance tumorale par imagerie cérébrale. Nous utiliserons des jeunes rats adultes de 6 à 8 semaines, ~200g, pour avoir une croissance tumorale optimale. En effet, les expériences s’étaleront sur 3 semaines donc l’implantation sur des jeunes animaux permet de s’affranchir de l’affaiblissement d’individus plus âgés.
Développement d’un modèle de migraine chronique à l’aide d’injections répétées d’une préparation inflammatoire chez le rat
- Recherche appliquée
- Autres troubles humains
1836 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Ils subissent une chirurgie d'implantation d'un cathéter crânien, puis des injections répétées d'une préparation inflammatoire sur la dure-mère pour induire une migraine chronique, avec des tests de sensibilité douloureuse de la face et des pattes. Le porteur indique que les rats restent douloureux et les tue en fin d'expérience pour cette raison. Il annonce que le modèle mis au point "pourra être proposé à la commercialisation" pour tester des candidats médicaments.
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). Dans le Global Burden of Diseases 2016, 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 des triptans, des corticoïdes et plus récemment des anti-CGRP (CGRP est un peptide impliqué dans la migraine). Malheureusement ces traitements ne 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 répétée d’une préparation inflammatoire au niveau de la dure mère. Ce modèle, décrit largement dans la littérature, permet de montrer les mêmes symptômes qu’une personne migraineuse (baisse de l’activité, douleur spontanée, allodynie thermique et mécanique). De plus, la physiologie de l’animal est impactée de la même manière que chez l’homme. Ce modèle semble être le plus proche de l’homme et donc permettre des translations rapides. 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 (Triptan/antagoniste CGRP).
Bénéfices attendus
Le bénéfice attendu est la mise au point d’un modèle fiable et reproductible. Ce modèle pourra être proposer à la commercialisation. Ainsi, de nouveaux candidats médicaments pour l’homme pourront être testé. La caractérisation de ce modèle par de nombreux tests pourra donner lieu à un poster dans le cadre d’un congrès.
Procédures
Les animaux subissent une chirurgie implantatoire d’un cathéter au niveau du crâne (une chirurgie d’environ 20-40min). 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 afin de tester la réversion de la sensibilité à la douleur (moins d'une minute).
Impact sur les animaux
Les effets indésirables que vont subir les animaux sont les chirurgies pour réaliser l’implantation de la canule au niveau de la duremère. Ceci peut entrainer une douleur. Ce modèle est un modèle de migraine les animaux peuvent développer des mgraines spontannées. Les animaux auront des tests de douleur mécanique ou thermique. Cette opération est réalisée tous les jours de D2-D16 sauf les week-ends dans une procédure. Ensuite, les tests ne seront réalisés que à D2, et le jour où les animaux seront considérés comme migraineux. Une cinétique de test pourra être réalisée allant jusqu’à 5 points de mesures espacés de 15min minimum.
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 sa définition par IASP (International Association for the study of pain), 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. En fonction du design de chaque étude (groupes appariés ou indépendants, mesures répétées ou non) et de la distribution des valeurs (conformité à la loi normale), un test paramétrique ou non paramétrique sera réalisé (test-t, analyse de variance à une ou deux voie(s)) suivi si nécessaire d’un test post-hoc approprié. 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 ont été fixé afin de limiter la douleur. De l’habituation aux tests/contention est faite afin de limiter le stress. La chirurgie sera réalisée sous anesthésie isoflurane et un traitement antibiotique sera réalisé afin d’éviter les risques d’infections.
Choix des espèces
La question du remplacement des rongeurs par des espèces « moins évoluées » est critique et suivie avec attention au sein du laboratoire. Chez ces espèces la démonstration la capacité à ressentir la douleur telle que définie par l’IASP (International Association for the study of pain) Ass est récente 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 pré-adolescent. Nous garderons les animaux environ un mois. 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.
Evaluation de l’effet de la photobiomodulation sur la viabilité et la fonctionnalité des îlots pancréatiques (NIRILO)
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
115 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, une partie réutilisée pour la formation de personnels, le reste tué. Ils reçoivent une ou deux injections de streptozotocine pour les rendre diabétiques, de nombreux prélèvements sanguins, une greffe d'îlots pancréatiques par chirurgie dorsale puis un prélèvement terminal, pour tester si la photobiomodulation améliore la survie des greffons. Les rats ne devenant pas diabétiques sont réaffectés à l'enseignement de techniques expérimentales, et une quarantaine d'autres sont ouverts puis tués sans réveil pour prélever leur pancréas. Le porteur affirme qu'il est "nécessaire" d'étudier l'effet sur un "organisme entier" avant tout usage chez l'humain.
Objectifs
L’objectif du projet est de déterminer si la photobiomodulation présente un intérêt thérapeutique dans le contexte des greffes d’îlots de Langerhans, et si oui quelles en seraient les modalités (mode d’illumination, dose, profil et timing d’illumination, etc..) dans le cadre d’un éventuel essai clinique.
Bénéfices attendus
Si les résultats sont positifs et mettent en évidence un avantage thérapeutique de la photobiomodulation (lumière de basse énergie), nous prévoyons de proposer une suite au projet à travers la continuité de tests précliniques ainsi que des validations réglementaires en vue d’un essai clinique (first in man), pour évaluer la sécurité et la fiabilité de cette approche thérapeutique innovante. De plus, le mécanisme biologique d’effet de la photobiomodulation étant assez générique, on peut imaginer, si les résultats sont concluants, le transposer à d’autres organes éligibles à la greffe, permettant ainsi d’augmenter le pool de greffons disponibles, et de réduire le nombre de patients en liste d’attente.
Procédures
40 à 75 rats seront recevront 1 ou 2 injections d’une molécule (la streptozotocine) les rendant diabétiques (30 sec). Afin de suivre leur glycémie et donc leur état diabétique, une goutte de sang sera prélevée de façon bi-quotidienne la première semaine puis toutes les semaines pendant 2 semaines, soit 14 prélèvements sanguins d’une durée de 1 minute chacun. Lors de la greffe d’îlots, les animaux seront anesthésiés, recevront un analgésique par injection et auront une chirurgie dorsale (30 min). La glycémie sera de nouveau suivie quotidiennement. 10 gouttes de sang seront prélevées toutes les semaines pendant 8 semaines, soit 8 prélèvements sanguins d’une durée de 3 minutes chacun. Un test de tolérance au glucose sera réalisé durant 120 minutes. Cela consiste à injecter du glucose (30 sec) puis à mesurer la glycémie à différents temps (13 gouttes de sang prélevées durant les 120 minutes du test). Les animaux seront enfin anesthésiés pour un prélèvement terminal. 40 rats seront anesthésiés et recevront un analgésique. Leur ventre sera ouvert pour prélever le pancréas puis l’animal sera mis à mort sans réveil. Durée totale de la procédure 20 minutes.
Impact sur les animaux
Les inconforts prévisibles liés à la technique est le risque d’hypoglycémie pouvant survenir dans les 48h suivant l’injection de la streptozotocine suivie d’une hyperglycémie apparaissant dans les suites de l’injection de streptozotocine. La mesure de glycémie, l’injection de streptozotocine et la greffe d'îlots sera réalisée par une personne formée à l’expérimentation animale et à la chirurgie.
Devenir
Les rats non répondant à l'injection de streptozotocine ne seront pas considérer comme naïfs, ils permettront l'enseignement de techniques expérimentales au sein du laboratoire par et pour les personnes formées à l'expérimentation animale. Les 40 animaux ayant suivit l'étude (10 contrôles, 10 diabétiques, 10 diabétiques greffés d'îlots et 10 diabétiques greffés d'îlots pré-illuminés) seront mis à mort à la fin de celle-ci pour prélever les organes et faire des analyses moléculaires.
Remplacement
Les test ont été préalablement fait sur des lignées cellulaire et îlots isolés avant l'approche in vivo. Cette étape intermédiaire est essentielle après les tests sur lignées cellulaires et avant les tests sur ilots humains. Il est nécessaire de pouvoir étudier l'effet de la greffe d'îlots illuminé sur un organisme entier et pas uniquement sur des cellules isolées avant l'utilisation chez l'humain.
Réduction
Réduit au minimum le nombre d'animaux : nous prévoyons l'usage de 115 rats : 75 pour l'obtention de minimum 30 rats diabétique (l'injection de la molécule rendant les rats diabétique a une efficacité de 40% minimum), 10 rats contrôles et 30 rats pour obtenir des îlots à greffer. L'ensemble des ces effectifs ont été déterminé par des tests statistiques afin de pouvoir détecter un ré-équilibrage glycémique. A noter que si l'efficacité de la molécule rendant les rats diabétique est supérieur à 30%, les rats surnuméraire seront réaffectés sur d'autres projets. A noter que les rats injecté avec de la Streptozotocine et non devenu diabétique pourront être utilisé à des fins d'enseignement de techniques expérimentales au sein du laboratoire.
Raffinement
Raffinement : 1) Améliorer l’hébergement des animaux avec un milieu enrichi 2) Observation quotidienne (pesée, glycémies, comportement, aspect, détection de tout souffrance) 3) Dans les 48h suivant les injections de streptozotocine, risque d’hypoglycémie : mise à disposition d’eau avec du sucre durant 48h 4) Au long cours après l’injection de la molécule rendant les rats diabétiques, développement d’un diabète et hyperglycémie : si glycémie > 3g/L, injection d’une molécule pour diminuer le sucre dans le sang 5) Change d’animaux plus fréquent (toutes les 48h ou plus si nécessaire) 6) Chirurgie faite sous anesthésie + Analgésie préopératoire 7) Chirurgie effectuée sur un tapis thermostaté pour éviter le refroidissement des animaux au contact direct avec la surface de travail 8) Dans les suites opératoire, réveil sous lampe chaude, mise à disposition de nourriture semi-liquide, utilisation d’une litière en cellulose pour plus de propreté 9) Analgésie post-opératoire : avec injection d'un antalgique toutes les 8h durant 48h 10) Toutes les manipulations d’animaux sont faites par des personnes expérimentée et habilitée à l’expérimentation animale. Les points limites : un score est donné aux animaux selon 3 critères : Changement de poids corporel initial, Apparence physique, Comportement. Si le score est supérieur à 3, les animaux seront considérés en souffrance et seront euthanasiés par le responsable du projet après consultation de la cellule bien-être animal.
Choix des espèces
Modèle de rat classiquement utilisé pour l'isolement d'ilots pancréatiques par digestion enzymatique, et conditions fonctionnelles au laboratoire pour induction d'un diabète par la streptozotocine. Adultes d'environ 200-300g afin d'avoir un pancréas mature et pour avoir un meilleur effet de la streptozotocine.
Etudes de toxicologie chez le rongeur présentant une altération génétique du système immunitaire
- Recherche appliquée
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
- Toxicologie et autres tests de sécurité
Rats : 450
1500 souris et 450 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent des administrations répétées de composés chimiques ou biologiques par diverses voies, avec des prélèvements sanguins pouvant atteindre 20 % du volume circulant et jusqu'à une vingtaine d'interventions par semaine, pour évaluer la toxicité de candidats médicaments sur des rongeurs génétiquement modifiés au niveau du système immunitaire. Le porteur indique que les effets attendus vont de la perte de poids aux atteintes rénales, hépatiques ou immunitaires liées à la souche et au produit testé. Il affirme que ces études réglementaires "nécessitent encore" l'animal et ne peuvent pas être réalisées in vitro.
Objectifs
Ces études peuvent servir à mettre en évidence la nécessité de travailler avec un type de rongeurs en particulier, en recherchant/vérifiant les homologies avec l'homme (par exemple vérification de la liaison du candidat médicament à sa cible pharmacologique dans cette espèce). Ces études permettent d’obtenir des données sur la réponse immunitaire, la toxicité éventuelle du composé, de bien choisir les doses dans les premières études règlementaires, et peuvent également être des études règlementaires. Elles peuvent permettre de comprendre grâce à des investigations perfectionnées les mécanismes de toxicité (toxicité rénale, hépatique, testiculaire...) ou les profils d’immunotoxicité, afin d'établir la pertinence de ces effets observés chez le rongeur en comparaison avec l'humain, avec pour objectif d'assurer la santé des patients humains. Elles permettent également de sélectionner un composé possédant un rapport efficacité/toxicité optimal dans une espèce rongeur. L'efficacité d'un composé peut également être testée sur un modèle pathologique ou un animal transgénique, ici des animaux génétiquement altérés au niveau du système immunitaire. Il est attendu d'utiliser en moyenne 30 rats ou 50 souris par étude et de réaliser jusqu'à 15 études rat et 30 études souris sur la durée du projet (soit environ 3 études rat/an et 6 études souris/an).
Bénéfices attendus
Le développement de composés pharmaceutiques ou chimiques requiert des explorations in vivo chez le rongeur ainsi que des études réglementaires à proprement parler. Ces études peuvent être demandées par les autorités réglementaires, pour affiner ou mettre en place des conditions expérimentales, ou pour répondre à des questions de sécurité, ou pour explorer les mécanismes d’action. Ces études peuvent donc servir à affiner les expériences en amont des études réglementaires qui devront être réalisées par la suite, en permettant de limiter le nombre global d'animaux utilisés dans le développement d'un produit. Elles peuvent aussi directement contribuer à assurer la sécurité non-clinique des médicaments en comprenant mieux leurs mécanismes.
Procédures
Les animaux sont traités, par différentes voies (principalement orale et injection intramusculaire, sous-cutanée ou intraveineuse) de façon journalière ou hebdomadaire (ex : composés biologiques), avec le produit d’intérêt. La durée des administrations est généralement rapide (quelques secondes à quelques minutes) et peut atteindre 30 minutes maximum, dans le cas de perfusions intraveineuses chez le rat. La durée des études peut être courte (un jour) ou longue [en général de 1, 3 ou 6 mois pour les études règlementaires].. Des prélèvements sanguins et urinaires sont également possibles pour bilan hémato-biochimique ou hormonal par exemple ; ils sont réalisés à une fréquence et aux volumes conformes aux recommandations éthiques en vigueur : -Prélèvements multiples: -jusqu’ à 7,5% du sang total circulant peut être prélevé en 24h sans récupération - jusqu’ à 10% du sang total circulant peut être prélevé en 24h avec 7 jours de récupération - jusqu’ à 15% du sang total circulant peut être prélevé en 24h avec 2 semaines de récupération - jusqu’ à 20% du sang total circulant peut être prélevé en 24h avec 3 semaines de récupération -Prélèvement unique: maximum 15% du volume sanguin circulant Tout prélèvement dépassant ces recommandations devra être justifié et fera l'objet d'une réévaluation par le comité d'éthique (balance bénéfice/ contrainte pour l'animal). La manipulation des animaux durant les interventions est généralement inférieure à 1 heure par animal par jour (en considérant, par exemple, une journée avec 1 administration + 6 prélèvements sanguins soit environ 30 min).. Jusqu’à une vingtaine d’interventions peuvent être réalisées par animal et par semaine (en considérant, par exemple, une administration quotidienne et 12 prélèvements sanguins dans la semaine). Une mise en diurèse, n’excédant pas 18h est aussi possible.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables attendus correspondent : - au phénotype dommageable de la souche utilisée (ex : sensibilité aux infections opportunistes...) ; - aux effets pharmacologiques du produit administré (ex : action au niveau du système nerveux central), à l’inconfort lié aux procédures (prélèvements, administration répétée) ; - aux effets systémiques (ex : pertes de poids, baisse de consommation alimentaire) qui peuvent être observés.
Devenir
Les études de toxicologie incluent souvent une analyse histopathologique pour évaluer les potentiels effets toxiques sur les organes et tissus. De plus, les animaux ayant un phénotype dommageable pendant les études ou bien se développant avec l’âge, aucun animal ne sera gardé à l’issue de ces études.
Remplacement
L’évaluation de la toxicité de candidats médicaments selon les règlementations en vigueur nécessite encore l’utilisation d’animaux, et ces études ne peuvent pas être réalisées in vitro. Il n’existe pas encore de méthode alternative in vitro pour mettre en évidence certains effets, en raison notamment de la complexité des organismes vivants, et en particulier des réponses immunitaires. De plus, certaines études ne peuvent pas être réalisées dans des souches sauvages ou transgéniques à phénotype non- dommageable qui ne sont pas adaptées à la recherche de mécanismes d’action ou d’un effet toxique spécifique (ex : immunotoxicité…). Un animal transgénique ou exprimant certaines caractéristiques ou déficiences dans le système immunitaire représente parfois un meilleur modèle pour l’évaluation d’un produit.
Réduction
Le nombre d’animaux par groupe est très variable en fonction du design de l’étude: un ou deux sexes, animaux satellites ou non pour analyses de toxico-/pharmacocinétique ou pharmacodynamie, nombre de temps intermédiaires pour des sacrifices ou analyses spécifiques, type de marqueurs mesurés (sensibilité des méthodes d’analyse), comparaison avec des composés de référence, nombre de doses testées, criblage de plusieurs produits, etc. Pour les études à objectif règlementaire, le nombre d’animaux est précisé dans les lignes directrices correspondantes. En se basant sur des tests statistiques, comprenant a minima des tests de normalité, analyse de la variance et tests comparant les moyennes des groupes, le nombre d’animaux utilisés sera le minimum possible en fonction de ces considérations et des objectifs de l’étude.
Raffinement
L'état général des animaux est surveillé quotidiennement. Les paramètres suivants peuvent être contrôlés régulièrement (en fonction des signes attendus) afin d’évaluer l’état de santé des animaux : poids corporel et consommation de nourriture et d’eau, température corporelle, signes cliniques, morbidité/mortalité (liste non exhaustive). Toute anomalie est signalée au Directeur d’étude et si besoin, au vétérinaire selon la sévérité et le degré d’urgence. Si un ou plusieurs points limites sont atteints (perte de poids continue, signes locaux ou généraux ne pouvant être traités/soulagés...) et que la douleur ne peut pas être suffisamment limitée à son minimum, la décision d'interrompre le traitement ou d'euthanasier l'animal sera prise. Prélèvements sanguins : Des techniques de prélèvement (ex : veine caudale, sublinguale, jugulaire, sous-mentonnière, mandibulaire...) sont utilisées quand elles sont compatibles avec les volumes de sang/fréquences à obtenir. Certains traitements peuvent être réalisés sous anesthésie pour éviter stress, douleur ou inconfort, comme par exemple les administrations intramusculaire, intra-articulaire ou intra-vésicale Les animaux sont hébergés conformément à la Directive 2010/63 avec enrichissements. En général l’hébergement est groupé mais peut être individuel si un protocole expérimental particulier le requiert ou si des problèmes de comportements antisociaux sont anticipés chez certains animaux (notamment les souris mâles âgées de plus de 6 semaines); dans ce cas, ce choix devra être dûment argumenté. Des portoirs ventilés pourront être utilisés selon le phénotype dommageable, le cas échéant après avis du vétérinaire sanitaire.
Choix des espèces
Le choix du rongeur est justifié par : - les objectifs de l’étude : disponibilité d’un modèle de maladie, rongeurs utilisés pour d’autres études précliniques, présence du récepteur pour le composé, données de pharmacocinétique, pharmacodynamie, modèle de déficience dans un gène ou d’un mécanisme d’intérêt, - la comparaison possible avec d’autres études dans ces espèces, - la quantité de données disponibles sur la souche, - des aspects pratiques de manipulation, - sa place dans la phylogénie (l'utilisation de rongeurs sera privilégiée, en première intention, plutôt que celle du chien, du porc ou du primate). Les animaux ont en général 6 à 8 semaines d’âge en début de traitement, correspondant à un âge de croissance, selon les recommandations générales de la règlementation. L’âge peut varier en fonction des objectifs de l’étude (par exemple animaux juvéniles de moins de 6 semaines, matures de plus de 8 semaines, âgés...).
Toxicité aiguë par voie orale, cutanée et par inhalation. Lignes directrices de l’OCDE n°423, 402 et 436
- Tests réglementaires
- Toxicologie et autres tests de sécurité
Rats : 1400
1 400 souris et 1 400 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Ils sont gavés, exposés par voie cutanée sous pansement pendant 24 heures ou placés en contention jusqu'à quatre heures pour une exposition par inhalation, afin de déterminer la dose de substances chimiques qui doit être considérée comme létale. Le porteur indique que l'exposition peut provoquer des effets locaux et systémiques faisant souffrir les animaux, la mortalité observée conditionnant la poursuite des études. Il affirme qu'il n'existe pas de méthode alternative reconnue sur le plan réglementaire, ces études in vivo étant "indispensables".
Objectifs
Les industriels doivent montrer qu’ils maîtrisent les risques de l’exposition aux substances chimiques qu’ils utilisent et/ou souhaitent mettre sur le marché pour répondre aux exigences réglementaires (règlementations REACH, CLP, Biocides, etc.). Les tests qui s’avèrent nécessaires pour en caractériser les dangers doivent être réalisés suivant les lignes directrices de l’Organisation de Coopération et de Développement Economiques pour les essais de produits chimiques. L’objectif de ces études est d’évaluer la toxicité aiguë de l’exposition par voie orale, cutanée et par inhalation à des substances chimiques chez le rongeur (rats ou souris). Suivant des signes de toxicité, la mortalité et la morbidité observées après l’exposition aux substances, elles permettront de les catégoriser selon le Système Général Harmonisé de classification et d'étiquetage des produits chimiques et de déterminer dans quelle gamme de doses elles doivent être considérée létale.
Bénéfices attendus
Ces études renseigneront sur les effets sur la santé de l’exposition aiguë par voie orale, cutanée et par inhalation à des substances chimiques pour répondre à des requis réglementaires ou des questionnements sanitaires.
Procédures
A réception les animaux seront identifiés par un marquage à la queue, puis manipulés au moins 2 fois par semaine, au maximum tous les jours, pour être pesés et observés au plan clinique. Toxicité orale aiguë : Ils seront mis à jeun de la veille du traitement jusqu’à 3 à 4h après pour les rats, et de 3 à 4h avant le traitement jusqu’à 1 à 2h après pour les souris. Pour le traitement, les animaux seront maintenus vigiles manuellement en contention (< 3 min) et gavés avec la solution d’essai. Suivant les modalités d’administration de la substance, une ou plusieurs contention et gavage seront pratiqués. Toxicité cutanée aiguë : Pour la tonte, ils seront maintenus vigiles manuellement en contention (< 3 min) et rasés à l’aide d’une tondeuse dédiée aux petits animaux. Pour une manipulation plus aisée, ils pourront au préalable être anesthésiés. Pour le traitement, les animaux seront maintenus vigiles manuellement en contention (< 3 min) et la substance appliquée au niveau de la zone rasée du dos et du flanc. Elle sera maintenue en contact avec la peau au moyen d'un pansement de gaze poreux et d’un sparadrap non irritant et un bandage entourant le corps de l’animal pendant 24h. Ils pourront pour cela être placés en contention au moyen de tubes dédiés. Ils seront dans ce cas, préalablement à l’exposition, habitués à la contention en étant stabulés dans les tubes jusqu’à 30 min par jour durant 3 jours consécutifs. Après l'exposition, ils seront maintenus vigiles manuellement en contention (< 3 min) et la zone exposée essuyée à l’aide d’un papier absorbant imbibé d'eau ou d’un solvant approprié pour éliminer tout résidu de substance. Toxicité aiguë par inhalation : Préalablement à l’exposition, les animaux exposés en mode « nez seul » seront habitués à la contention en étant stabulés dans les tubes jusqu’à 30 min par jour durant 3 jours consécutifs. Durant l’exposition, les animaux seront placés individuellement pendant (au maximum) 4h dans des loges dans une enceinte d’exposition en mode « corps entier » ou maintenus en contention dans des tubes en mode « nez seul ». Après exposition, suivant les objectifs de l’étude, les animaux pourront être soumis à une mesure de la température rectale. Ils seront pour cela maintenus vigiles manuellement en contention durant quelques minutes (< 5 min).
Impact sur les animaux
Toxicité orale aiguë : Préalablement au traitement par voie orale, les animaux seront mis à jeun. Réalisé sur animaux vigiles, le gavage et la contention manuelle nécessaire pour le réaliser constituent un stress pour les animaux. Une régurgitation de la solution d’essai pourra également être observée au moment ou suite au gavage. Toxicité cutanée aiguë : Préalablement au traitement cutané, les animaux seront rasés au niveau du dos et du flanc. La tonte et la contention manuelle nécessaire pour la réaliser, si elle est pratiquée sur animaux vigiles, constituent un stress pour les rongeurs. De plus, la présence du pansement et, le cas échéant, le placement en tube de contention durant 24h après exposition pourra gêner les animaux, impacter leur mobilité et constituer un stress. Toxicité aiguë par inhalation : En cas d’exposition « nez seul », la contention imposée par le placement dans les tubes constitue un stress pour les animaux, car ils seront durant cette période immobilisés et ne pourront se nourrir et s’abreuver. La mesure de la température rectale, si elle est réalisée, constitue également un stress. Dans les 3 types d’études, la manipulation des animaux pourra modifier leurs réactions à la préhension et leur niveau d’activité pendant et après l’exposition à la substance, et une légère perte de poids pourra être observée dans les jours qui suivront. L’exposition à la substance pourra également induire des effets locaux (notamment cutanés, oculaires et au niveau des muqueuses) et systémiques (notamment gastro-intestinaux et respiratoires) susceptibles de faire souffrir les animaux. Des signes cliniques anormaux pourront être observés et leur physiologie être affectée.
Devenir
Conformément aux lignes directrices de l’Organisation de Coopération et de Développement Economiques, tous les animaux seront mis à mort selon une méthode autorisée au temps de sacrifice défini à l’issue de chaque procédure.
Remplacement
Il n’existe pas actuellement de méthodes alternatives à l’expérimentation animale qui permettent seules de déterminer la toxicité aiguë de substances suite à une exposition par voie orale, cutanée ou par inhalation et qui soient reconnues d’un point de vue réglementaire. Les études in vivo sont pour cette évaluation indispensables. Concernant le choix des animaux, le projet suivra les recommandations des lignes directrices de l’Organisation de Coopération et de Développement Economiques n°423, 402 (utilisation de rats ou de souris femelles, ou de mâles si des informations sur la toxicité de la substance le justifient) et 436 (utilisation de rats mâles et femelles, ou uniquement d’un des deux sexes si des informations sur la toxicité de la substance le justifient) à l’âge adulte et de souches couramment utilisées en laboratoire.
Réduction
Le nombre d’animaux qui sera utilisé suivra les recommandations des lignes directrices de l’Organisation de Coopération et de Développement Economiques. Une analyse des données bibliographiques disponibles sur la substance et ses analogues sera réalisée préalablement à l’étude pour déterminer la dose initiale à tester parmi les niveaux prédéfinis par la ligne directrice, la plus proche de celle qui devrait a priori permettre de la catégoriser (choix justifié par des données toxicologiques sur la substance) ou la plus pertinente pour limiter le nombre d’animaux utilisés (dose définie par la ligne directrice en cas d’absence d’informations). Pour l’évaluation de la toxicité aiguë par voie orale et par inhalation, le taux de mortalité et le nombre d’animaux moribonds déterminent la poursuite des études. Pour l’évaluation de la toxicité aiguë par voie cutanée, la gravité des signes anormaux sera évaluée par rapport à un mode opératoire interne défini sur la base de données bibliographiques et données historiques du laboratoire. L’occurrence de signes de toxicité et le taux de mortalité déterminent la poursuite de l’étude. Pour les 3 types d’études, seule une analyse descriptive des données sera réalisée.
Raffinement
Les conditions d’hébergement des animaux seront enrichies pour favoriser leur bien-être. Ils seront hébergés préférentiellement à plusieurs par cage (par dose) pour leur socialisation. Un fond sonore sera diffusé la journée pour leur permettre de s’habituer au bruit généré par les manipulations et ainsi limiter le stress pouvant être ressenti durant les expérimentations. Du matériau leur permettant de nidifier et du matériau en bois à ronger seront également disposés dans leurs cages d’hébergement pour favoriser leur développement cognitif. Les animaux seront observés attentivement au plan clinique dans les heures qui suivront le traitement, et jusqu’à ce que leur bon état de santé soit avéré. Des points limites et des actions correctives spécifiques au projet ont été définis. En cas de pathologie pouvant être soulagée (anomalies externes), un traitement médicamenteux pourra être administré s’il n’interfère pas avec les objectifs de l’étude. Des critères supplémentaires à ceux listés dans la présente demande pourront être définis au cas par cas suivant les informations toxicologiques disponibles sur la substance étudiée. Le cas échéant, ils seront indiqués dans le protocole de l’étude. En particulier dans l’étude de toxicité cutanée aiguë, les animaux pourront être anesthésiés avant d’être tondus pour limiter le stress de la manipulation. Dans les études de toxicité aiguë par voie cutanée et par inhalation, en cas de mise en contention durant l’exposition, des tubes semblables à ceux utilisés pour l’exposition des animaux seront disposés dans les cages d’hébergement pour leur permettre de se cacher et se familiariser avec le dispositif d’exposition. Au préalable, les animaux seront habitués à la contention imposée par le placement dans les tubes en y étant stabulés jusqu’à 30 min par jour durant 3 jours consécutifs. Les tubes seront tapissés de matériaux absorbants pour assurer le confort des animaux. Après chaque jour d’habituation, de la nourriture sera déposée dans leurs cages d’hébergement en guise de récompense.
Choix des espèces
Ces expérimentations seront réalisées chez le rongeur car sa physiologie est largement connue et car il constitue un modèle de prédiction des effets toxicologiques reconnu par la réglementation (cf. Document d'orientation de l’Organisation de Coopération et de Développement Economiques n°39). Ce projet suivra les recommandations des lignes directrices de l’Organisation de Coopération et de Développement Economiques n°423, 402 et 436, d’utilisation du rat ou de la souris, de souches communément utilisées en laboratoire pour la réalisation de ces études, d’animaux adultes (âgés au moment de l’exposition de 8 à 12 semaines), d’un poids de ± 20% du poids initial moyen des animaux traités au préalable, et de femelles nullipares et non gravides le cas échéant.
Impact de la diversité morphologique du complexe cranio-mandibulaire des rongeurs sur les mouvements masticatoires.
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système musculosquelettique
Rats : 3
Cochons d'Inde : 3
Hamsters de Chine : 3
Gerbilles de Mongolie : 3
Autres rongeurs : 48
63 rongeurs de six espèces (souris, rats, cochons d'Inde, hamsters, gerbilles et autres rongeurs) vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance déclaré léger. Chaque animal subit sous anesthésie l'implantation de billes métalliques contre le crâne et la mandibule, puis des séances d'exposition aux rayons X pour filmer les mouvements de mastication, avant d'être tué et disséqué. Le porteur présente une recherche fondamentale sur la diversité morphologique des rongeurs et son lien avec des espèces fossiles. Il affirme qu'aucune méthode alternative ne permet de capturer ces mouvements chez l'animal vivant.
Objectifs
Le projet a pour but de documenter et de comparer la diversité morphologique cranio-mandibulaire des rongeurs afin de comprendre comment cette dernière influence les mouvements de la mâchoire durant la mastication. Nous cherchons à mettre en évidence des patrons de covariations entre des caractères anatomiques (ostéologiques, musculaires et dentaires) et fonctionnels afin de comprendre comment l’anatomie contraint ou favorise les mouvements de la mâchoire dans l’espace et dans le temps.
Bénéfices attendus
L'étude intégrative de la covariation morphologique des complexes ostéologiques, musculaires et dentaires et son impact fonctionnel sur les mouvements masticateurs en utilisant des données issues de mêmes individus est un concept original non-exploité dans la littérature. Les résultats attendus par ce projet nous permettront d'améliorer notre compréhension des dynamiques évolutives de la diversification des rongeurs et de mettre en évidence si l'évolution de ces structures (conjointes ou isolées) ont joué un rôle clé dans le succès évolutif de ce groupe. Enfin, ces données serviront a posteriori à la réalisation de modèles biomécaniques permettant de reconstruire les mouvements masticateurs possibles à partir des crânes d'espèces fossiles morphologiquement et phylogénétiquement proches de celles proposées dans ce projet.
Procédures
Tous les animaux (n = 63) subiront une intervention chirurgicale sous anesthésie globale afin d'implanter des marqueurs radio-opaques (billes métalliques d'un diamètre < 1mm et d'un poids de 0.00026g) contre le crâne et la mandibule des animaux à l'aide d'une aiguille. La durée de la chirurgie est estimée entre 30 et 45 min. De plus, les animaux seront exposés aux rayons X lors de la procédure de capture des mouvements masticatoires via cinéradiographie. Ces mouvements ne sont pas impactés par la chirurgie dû au faible taille et poids des marqueurs. Cette intervention se déroulera lors de sessions de 2h maximum durant lesquelles l'animal sera exposé aux rayons X par intervalles de 6 secondes, pour une durée cumulée totale de 90 secondes.
Impact sur les animaux
Les animaux sont mis à jeun la veille de l’analyse. Une anesthésie chirurgicale de courte durée (moins de 30 min) est réalisée pour insérer les billes. Un antalgique post implantation des marqueurs est administré comme suggéré par le vétérinaire référent et re-administré si nécessaire (douleur prolongé). Une légère perte de poids potentielle suite à l’anesthésie peut être observée. - 10 examens d’imagerie (acquisition en cinéradiographie) pour une durée cumulée totale de 90 secondes en vigile et sans contention pendant qu’ils mangent leurs aliments habituels. Les animaux peuvent subir un stress suite à leur acquisition et à la modification de leur lieu de vie. L’anesthésie réalisée pour insérer les marqueurs risque de causer des légères troubles d'alimentation (et donc une légère perte de poids éventuelle le lendemain de l’implantation) ainsi que des douleurs faibles mais contré par l’analgésique. Ceci n’impacte en aucun moment les mouvements normales des mâchoires et donc les données scientifiques. Après leur rétablissement les animaux seront de nouveaux sujets à un stress lors de leur manipulation pour les acquisitions de données de cinéradiographie (environnement inhabituel, bruit du générateur à rayon X). Les animaux seront euthanasiés à la fin de l'expérimentation pour être CT-scanné ce qui est essentiel pour pouvoir lier anatomie et mouvement au niveau individuel.
Devenir
A l'issue de la procédure "Acquisition des données des mouvements masticateurs", tous les animaux seront euthanasiés afin de procéder à la dissection de leur complexe masticateur puis de scanner le crâne et la mandibule pour reconstruire les mouvements masticatoires individuels en 3D.
Remplacement
Aucune méthode alternative de modélisation biomécanique ne permet de substituer l'utilisation d'animaux vivants pour capturer les mouvements masticateurs effectifs en lien avec la morpho-anatomie crânienne et musculaire.
Réduction
La large gamme d'espèces sélectionnées pour ce projet a été déterminée afin de considérer un spectre morphologique, taxonomique et écologique suffisant pour répondre aux questions macro-évolutives de notre projet. Le nombre d'animaux (n = 63) a été réduit au maximum en utilisant 3 individus par espèce afin de capturer un aperçu de la variation morpho-fonctionnelle de notre structure d'intérêt au sein d’une espèce mais en permettant de comparer a l’échelle interspécifique (moyennes par espèce sont utilisées pour les analyses comparatives).
Raffinement
Les animaux se trouveront dans un environnement adapté à leurs besoins (dimensions de la cage, récréation, nourriture, température et cycle jour/nuit) en fonction de l'espèce considérée et pendant toute la durée de l'acquisition des données expérimentales. Les animaux seront hébergés dans un environnement enrichi, avec un substrat pour faire leur nid et des objets à ronger. Les cages seront individuelles hormis pour les espèces sociales. Les animaux recevront une dose d’anti-inflammatoire pour prévenir la douleur des insertions sous cutanées des billes. Au cours de la chirurgie d’implantation des marqueurs, les animaux seront sous anesthésie générale et placés sur un tapis chauffant thermo-régulé pour éviter la perte de chaleur. Ils seront ensuite placés en chambre de réveil thermostatée et surveillés attentivement. Au moins deux à trois jours de récupération sont prévus suite à cette manipulation avant de débuter la cinéradiographie. Si les animaux montrent des signes de douleur l’analgésie sera prolongé (jamais observé sur plus de 3 ans d’expérience avec ce type d’implantation). Les boîtiers dans lesquels ils seront placés pendant cette procédure seront adaptés à la taille de l'animal et offriront des zones d'abri pour diminuer leur stress durant l'expérimentation. Une surveillance accrue des animaux par un personnel compétent est prévue afin d'adapter les temps de rétablissement post-chirurgie pendant toute la durée du projet et diminuer la souffrance animale. Les animaux seront euthanasiés immédiatement après l’acquisition des examens rayons X. Les points limites définis dans le projet seront strictement suivi limitant ainsi toute souffrance animale possible.
Choix des espèces
Les espèces animales choisies permettent de capturer un maximum de variation morphologique et de régime alimentaire sur un large spectre systématique au sein des rongeurs ; donc de permettre de répondre aux questionnements macro-évolutifs et morpho-fonctionnels de ce projet. Des animaux adultes seront utilisés pour minimiser la variation en lien avec les changements morphologiques et fonctionnels qui ont lieu au cours du développement de l’animal jusqu’à sa maturité. Ce choix permet d'optimiser la détection de la variation entre espèces et est un des principes clé pour réaliser des analyses comparatives en biologie évolutive.
Etude des effets protecteurs de poudres de tomate et de baie de goji sur la fonction vasculaire de rats soumis à un stress oxydant
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
100 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La moitié reçoit une injection de streptozotocine pour induire un stress oxydant, tous sont gavés d'eau ou d'extraits de tomate ou de baie de goji, puis anesthésiés pour des mesures de fonction vasculaire avant prélèvements. L'objectif déclaré est d'évaluer l'effet antioxydant de poudres alimentaires, la tomate étant décrite comme un ingrédient stratégique pour l'industrie agroalimentaire. Le porteur affirme qu'aucun modèle de substitution in vitro n'existe pour évaluer l'impact d'un aliment sur la fonction vasculaire.
Objectifs
L'objectif est d’évaluer l’effet antioxydant de poudres issues de différents lots de tomates contrastées ainsi que d'un lot de baie de goji. En effet, la tomate et la baie de goji sont des aliments dont la consommation est associée à des effets bénéfiques pour la santé, mais leur profil nutritionnel dépend du génotype et des conditions de production. La poudre de tomate est un ingrédient stratégique pour l’industrie agroalimentaire et utilisée dans diverses préparations (soupes, snacks, préparation pour bébés). Les effets santé de la tomate sont partiellement attribués aux caroténoïdes qui sont reconnus, entre autres, pour leur rôle d’antioxydants ou de précurseurs biodisponibles de la vitamine A. La tomate est la première source d’apports alimentaires en lycopène, un caroténoïde principalement accumulé dans le tissu adipeux et ayant des propriétés antioxydantes importantes. Lors de la digestion, les caroténoides sont métabolisés et distribués dans l'organisme. Peu d'études mettent en évidence un effet protecteur de ces métabolites sur la fonction cardiovasculaire in vivo. De plus, l'effet propre au génotype de tomate associé à son cocktail de micronutriments ainsi que celui de la baie de goji, au delà des caroténoides, reste à évaluer.
Bénéfices attendus
Le projet doit apporter une meilleure connaissance des mecanismes de protection apportés par les caroténoides et antioxydants présent dans notre alimentation.
Procédures
La moitié de animaux recevra une injection intrapéritonéale d'une molécule induisant une hausse de la glycémie 72 heures avant l'évaluation de la fonction vasculaire. Les animaux seront soumis à une supplémentation orale aigue (1 traitement oral) en eau ou extraits de tomate ou baies de goji (15ml/kg). Une anesthésie sera réalisée et associée à une injection d'analgésique afin de réaliser des doses-réponse de molécules vasomotrices au niveau des tissus vasculaires.
Impact sur les animaux
La supplémentation par voie orale ainsi que l’induction de l’anesthésie gazeuse pouvant être source de stress ou de douleurs modérées pour l’animal, les animaux seront habitués au gavage par un manipulateur expérimenté. L'injection de Streptozotocyne peut entrainer des douleurs faibles au site d'injection. De plus, l'induction de l'anesthésie et la mise en place du stress oxydant par injection de Streptozotocine se tiendront strictement en dehors du lieu d'hébergement.
Devenir
La réalisation de prélèvements sanguins et tissulaires post-mortem nécessite la mise à mort des 100 rats Wistar en fin de procédure.
Remplacement
L'impact d'un stress oyxdant et les potentiels effets compensatoires apportés par la consommation d'une préparation à base de tomate ou de baies de goji sur le flux de perfusion ne peut s'étudier qu'à l'aide d'un modèle in vivo sur l'animal. En effet il n'existe à l'heure actuelle aucun modèle de substitution in vitro pour évaluer l'impact d'un aliment sur la fonction vasculaire.
Réduction
Compte tenu de la variabilité et de la stabilité de la mesure, Un n de 10 animaux par groupe apparait comme le nombre minimum nécessaire pour mettre en évidence des variations relatives de 10% de flux de perfusion entre les groupes.
Raffinement
Les animaux sont stabulés une semaine après leur arrivée, avant toute procédure, pour s’acclimater à leurs conditions d’hébergement. Afin de permettre la formation de groupes sociaux, les rats sont hébergés en cages de 3 individus avec un enrichissement du milieu ((tubes, coton, bâtons à ronger). La température et l’hygrométrie sont contrôlées dans des conditions constantes de température avec des cycles jour/nuit de 12 heures et un accès ad libitum à la nourriture et à l’eau. Les animaux sont visités quotidiennement par un personnel formé qui contrôle le bien-être des animaux à l’aide d’une fiche intégrant les différents point limites. Afin d’éviter toute douleur, les procédures seront réalisés sous anesthésie associée à une analgésie. Une phase d'habituation au gavage sera réalisée pendant 3 jours avant le début de l'étude. Cette période d'habituation vise à diminuer le stress lié à la préhension et au gavage.
Choix des espèces
Le rat est un modèle de choix car la physiologie digestive et cardiovasculaire des rongeurs présente de grandes similitudes avec celle de l’homme. Afin d'éviter des modifications liées au développement des animaux, les animaux seront utilisés à un stade mature (rats de 12 semaines) pour être représentatif d’une population adulte.
Rôle du circuit méscorticolimbique dans les comportements liés à l’addiction à l’alcool
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
1 800 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent deux chirurgies cérébrales pour l'injection de virus et l'implantation d'une lentille d'imagerie, une consommation forcée d'alcool sur plusieurs semaines et une tâche d'auto-administration, pour étudier les circuits cérébraux de l'addiction. Le porteur indique que les rats ne développant pas de consommation excessive ou échouant à la tâche sont euthanasiés en cours de route, ce qui explique le grand nombre d'animaux engagés. Sur le remplacement, il affirme que ces effets ne peuvent être étudiés sur modèles cellulaires et que seuls des rats modifiés permettent de cibler les neurones visés.
Objectifs
L’alcoolo-dépendance est une maladie chronique et hautement récidivante en dépit des thérapies existantes puisque 70% des patients rechutent après 12 mois de prise en charge (plus de 90% après 4 ans). Le trouble de l’usage d’alcool (TUA) et toutes les conséquences liées à la consommation d'alcool représentent une charge importante pour la santé publique et les économies du monde entier, notamment en France et particulièrement dans notre région. À l'instar des autres dépendances aux drogues, le TUA est défini comme un syndrome pathologique caractérisé par une perte de contrôle et des envies incontrôlables (« craving »), la persistance de la consommation en dépit des conséquences (usage compulsif), un mal-être et des symptômes physiques à l’arrêt de la consommation (sevrage) et des rechutes qui peuvent survenir même après des années d'abstinence. C’est une maladie grave, complexe, fréquente et hautement invalidante qui est dévastatrice non seulement pour l’individu mais aussi pour l’entourage et la société. Pour identifier les cibles thérapeutiques qui amélioreront les options de traitement disponibles pour le TUA, il y a donc un besoin critique de comprendre les mécanismes neurobiologiques qui sous-tendent l'apparition, le maintien et la rechute de cette addiction à d'alcool.
Bénéfices attendus
Sur le plan scientifique, les données du présent projet offrent non seulement une meilleure compréhension des mécanismes neurobiologiques à la base de l’addiction à l’alcool, mais aussi ouvrent des possibilités en termes de nouveaux traitements cellulaires et génétiques de cette maladie. Ce projet scientifique est très ambitieux et très original car il va combiner des techniques de pointes avec l’utilisation des modèles animaux validés pour évaluer le développement d’addiction à l’alcool. Vu la pertinence et l’innovation du projet, les retombées seront importantes en termes de mise en place de techniques originales in vivo, chez l’animal vigile, ce qui n’est pas courant et mérite donc d’être souligné. Les résultats permettront aussi d’avoir des données en fonction du sexe, ce qui est important à l’heure actuelle car ce facteur est assez peu étudié dans les recherches du domaine. Le protocole est aussi original, dans le sens ou l’approche longitudinale va nous permettre d’obtenir des données aux différentes étapes des processus impliqués dans l’addiction et nous serons donc en mesure de proposer des interventions dans le champ de la prévention, avec l’idée d’intervenir précocement. Nous serons en mesure d’identifier des mécanismes dans des voies neuronales spécifiques et dans des types de neurones spécifiques et de démontrer que leur modulation permet de jouer sur la consommation d’alcool et sur certains critères de l’addiction. Cela avancera notre compréhension de comment les structures du circuit de récompense, impliquées dans l’évaluation de la récompense et le control cognitifs (système top-down), sont modifiées suite à l’exposition à l’alcool et comment ces régions cérébrales sont impliquées dans les comportements liés à l’addiction à l’alcool.
Procédures
Les animaux vont subir deux chirurgies espacées de 3 semaines dans le but d'injecter un virus dans différentes structures cérébrales en premier lieu, d'implanter une lentille d'imagerie et de placer une base crânienne d'un miniscope en deuxième lieu. La première chirurgie durera environ 30 minutes, tandis que la deuxième prendra environ une heure. Des prélèvements de sang pour évaluer l'alcoolémie seront réalisés à la lors des différentes étapes de la procédure 1 (début et à la fin de la procédure de la consommation volontaire et à la fin de l'apprentissage opérant d'alcool) et 2 (expériences visant à tester la compulsivité et de la rechute). Nous prévoyons de prélever entre 150 et 200 μL de sang veineux à chaque prélèvement, en respectant un intervalle d'au moins 2 semaines entre chaque prélèvement. Les rats seront anesthésiés pendant le prélèvement, ce qui prendra moins de 2 minutes.
Impact sur les animaux
Ces expériences doivent être réalisées avec des animaux placés individuellement dans des cages, ce qui peut entraîner un stress social chez notre modèle animal. D'expérience, les étapes de consommation volontaire d'alcool ne conduisent à aucune souffrance ou douleur chez nos animaux. Les phases qui vont faire subir aux rats une certaine douleur sont les procédures chirurgicales visant à injecter les vecteurs viraux et à implanter des lentilles intracrâniennes.
Devenir
Pour induire une forte consommation d'alcool chez les rats, une première étape de consommation volontaire intermittente est réalisée pendant environ 8 semaines. Les rats ont accès à deux bouteilles pendant 24 heures : une contenant de l'alcool à 20% v/v et une contenant de l'eau. Certains rats développent une consommation excessive d'alcool après environ 10 à 12 sessions, tandis que d'autres ne le font pas. Ceux qui ne développent pas une consommation excessive d'alcool sont euthanasiés, et des échantillons de tissus tels que le foie ou le cerveau peuvent être prélevés sur ces animaux pour des tests ultérieurs. Les rats qui réussissent la tâche d'auto-administration opérante d'alcool sont sélectionnés pour les chirurgies. Ceux qui ne parviennent pas à acquérir cette compétence sont également euthanasiés eet des échantillons de tissus peuvent être prélevés sur eux. À la fin de l'étude, les animaux tous les animaux seront anesthésiés.
Remplacement
Les conséquences de l’exposition répétée à l’alcool sur le circuit de la récompense ne peuvent pas être étudiés en utilisant des modèles cellulaires, qui par nature ne récapitulent pas la complexité de l’organisation cérébrale en réseaux neuronaux complexes. L’étude de ces effets nécessite donc l’analyse d’organismes vivants et entiers. De plus nous utiliserons des rats génétiquement modifiés permettant de cibler spécifiquement les différentes population neuronale dans nos régions d’intérêt dans le cadre de ce projet, ces modèles n’existent que chez Le rongeur.
Réduction
Pour les tests comportementaux, nous identifions le minimum d’animaux nécessaires pour un résultat statistiquement significatif, qui est déterminé en utilisant une « power analysis » basée sur nos résultats précédents, et un n = 30/groupe est généralement suffisant. Il est donc nécessaire de commencer avec un grand nombre d'animaux dans nos groupes. Si nous avons initialement 30 rats par groupe, nous perdrons ensuite environ 15 à 20 % des rats après la première étape d'acquisition de consommation volontaire excessive d'alcool, puis encore 15 à 20 % à la seconde étape d'acquisition de tâche opérante. Cela nous amènera à avoir une vingtaine de rats par groupe avant les tests de compulsivité. Théoriquement, nous aurons au maximum 5 à 6 rats qui développeront un comportement compulsif. Cela représente le nombre minimum nécessaire pour effectuer des tests statistiques. A noter donc qu’il est des fois nécessaires de répéter chaque expérience sur deux cohortes indépendantes, si le nombre de rats compulsif est inférieur à 5. Ces études se feront de manière longitudinale, afin de tester plusieurs paramètres (la consommation du type «binge »; perte de contrôle ; motivation ; consommation compulsive ; abstinence et rechute) chez le même animal afin de réduire au maximum le nombre de rats utilisés. Par ailleurs, les animaux sont surveillés quotidiennement.
Raffinement
Les conditions d’hébergement sont optimisées en fonction des comportements naturels des rongeurs : les rats sont hébergées en groupe sociaux de 2 animaux par cage (Sauf besoin expérimental), et chaque cage est enrichie avec un barreau à ronger et des papiers absorbants pour faire un nid. Enfin, les procédures invasives seront réalisées sous anesthésie (anesthésique profond et un anesthésique local autour du site de chirurgie) et les animaux recevront un traitement antidouleur. La température corporelle de l’animal sera maintenue grâce à un tapis chauffant thermostaté jusqu’au complet réveil de l’animal. Les animaux seront ensuite suivis et la souffrance sera évaluée. En plus des points limites spécifiques à chaque procédure, nous utiliserons une grille d’évaluation jusqu’à la mise à mort des animaux.
Choix des espèces
Le rat est l’animal le plus couramment utilisé dans les études d’auto-administration opérante d’alcool de part ses capacités d’apprentissage de la tâche opérante mais également pour son attrait naturel pour l’alcool. Les rats adultes seront agés de 8 semaines à leur arrivée au laboratoire pour une utilisation allant de quelques semaines à plusieurs mois.