Rats

Nourris pendant soixante semaines au plus avec un aliment riche en graisses et en sucres, 1 000 souris et 1 000 rats subissent jusqu'à 240 prélèvements sanguins pour mesurer leur glycémie, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils développent obésité, diabète, dyslipidémie, insulinorésistance et stéatose hépatique pouvant aller jusqu'à la fibrose, la cirrhose ou un cancer du foie, et sont tous tués à l'issue sans pouvoir être réutilisés. Le protocole vise à vérifier qu'un aliment gras et sucré stérilisé par irradiation induit toujours le même état pathologique et que le modèle reste valide. Sur le dimensionnement de l'effectif, le porteur indique s'appuyer sur son savoir-faire et ses données historiques, et écrit qu'aucune approche statistique n'a été réalisée.

Objectifs

A l’échelle mondiale, les maladies liées au surpoids représentent une part non négligeable des décès estimés à plus de 1,2 million par an. En 2016, 650 millions d’adultes étaient obèses, soit 3 fois plus qu’en 1975. En 2021, le diabète affecte plus de 537 millions de personnes. La dyslipidémie et la stéatose hépatique non- alcoolique sont provoquées par le diabète et l’obésité. La dyslipidémie touche quelques milliers de patients chaque année en France et la société nationale française de gastro-entérologie considère qu’un quart de la population française est touché par la stéatose hépatique non- alcoolique. Par l'alimentation de rongeurs avec un régime riche en lipides et glucides, il est possible d'induire ces phénotypes spécifiques : obésité, dyslipidémie, diabète. Ce protocole a pour objectif de tester un aliment riche en lipides et/ou en glucides stérilisé par irradiation à différentes doses. L’étude permettra d’évaluer si le taux d’irradiation a un impact sur le modèle, en suivant notamment la prise de poids, le maintien du phénotype attendu et l’état général des animaux. Les observations recueillies permettront ainsi de vérifier si le modèle reste valide.

Bénéfices attendus

Ce projet aura des bénéfices pour l’homme. Ce projet pourra amener à long terme des solutions thérapeutiques pour traiter les syndromes métaboliques du surpoids et du diabète. Ce projet permettra de générer des données scientifiques robustes chez l'animal pour pouvoir passer ultérieurement aux premières administrations chez l'homme, étape indispensable dans le processus de développement et de mise sur le marché de nouvelles molécules. Pour l’animal, les bénéfices attendus sont principalement une amélioration des connaissances scientifiques pour l’espèce utilisée grâce au développement de méthodes de raffinement de plus en plus adaptées et à la sélection de l’espèce la plus adéquate pour répondre aux objectifs scientifiques attendus.

Procédures

Les animaux auront à disposition un aliment standard et/ou un aliment riche en gras et/ou en sucre et une eau standard et/ou une eau additionnée de sucre, pendant 60 semaines maximum. Des prélèvements sanguins pour mesure de glycémie pourront être faits avec ou sans mise à jeun (mise à jeun de 4 à 6 heures maximum) sur les animaux en aigue (maximum 2 mesures par jour par animal, avec 3 jours de récupération entre 2 séries de mesures, ce qui fait 240 prélèvements maximum sur toute la durée du protocole) ou en chronique (une mesure par animal par semaine, ce qui fait 60 prélèvements maximum sur toute la durée du protocole). Une goutte de sang sera prélevée pour mesure de la glycémie sur une bandelette de glucose. La durée de prélèvement sera d’1 minute maximum.

Impact sur les animaux

Au fil de la prise alimentaire riche en gras et/ou sucre et d’un abreuvement standard ou riche en sucre, les animaux pourront exprimés des signes cliniques plus ou moins modérés. Les animaux vont développer une obésité et des syndromes métaboliques tels diabète, dyslipidémie, insulino-résistance, NASH pouvant aller jusqu’à une fibrose, une cirrhose ou un cancer du foie à long terme (après la phase préparatoire). Le prélèvement sanguin peut induire un léger stress transitoire et une légère douleur.

Devenir

En fin de protocole, les animaux ne pourront pas être réutilisés dans un autre projet et seront donc mis à mort selon les procédures en vigueur.

Remplacement

L’induction de modification métabolique chez l’animal fait intervenir plusieurs types cellulaires produisant des facteurs tendant à moduler ou amplifier la réponse. Toute cette cascade d’événement faisant intervenir des facteurs autocrines, paracrines ou exocrines aussi variés que complexes ne permet pas une étude significative et déterminante in vitro. Par ailleurs, l'objet de cette étude est d'évaluer l'impact sur une fonction vitale de l'organisme, ce qui ne peut être fait que sur un organisme vivant.

Réduction

Nous réalisons ce protocole alimentaire pour proposer un modèle animal pertinent avec un nombre minimal et suffisant d’animaux pour atteindre l'objectif scientifique. Notre savoir-faire et nos données historiques permettent d’utiliser le minimum d’animaux avec une optimisation de rendement pour des résultats robustes et reproductibles. Aucune approche statistique n’a été réalisée.

Raffinement

Une surveillance des animaux est faite quotidiennement pour déceler tout signe clinique anormal et atteinte des points limites tout au long de cette phase préparatoire. En cas d'anomalie clinique observée sur un animal, une grille de scoring général sera utilisée afin de déterminer l'atteinte de points limites et de décider du devenir de l'animal. Enfin, les contentions et prélèvements seront réalisés par un personnel formé et expérimenté.

Choix des espèces

Les souris et les rats sont des espèces animales les plus pertinentes et les plus couramment utilisées pour évaluer les effets bénéfiques d'un produit sur les maladies métaboliques liés au surpoids car elles développent naturellement ce type de pathologie ayant une affinité à la nourriture grasse et sucrée similaire à l’Homme. Les animaux pourront commencer le régime alimentaire à partir de l’âge de 4 semaines (âge minimum). À cet âge, le métabolisme est encore en développement, ce qui permet une meilleure induction de l’obésité par le régime enrichi en graisses et/ou en sucre. De plus, une mise en place précoce du régime permet une meilleure standardisation entre les individus et augmente la robustesse du modèle DIO.

Jusqu'à cinq chocs électriques d'une seconde en huit minutes, puis une chirurgie du cerveau d'une heure et demie pour injecter des composés et implanter à demeure une fibre de verre : 528 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués pour vérification histologique. Des séances de rappel de dix minutes suivent le conditionnement, sans nouveaux chocs. Le projet vise à comprendre comment le thalamus antérieur et le cortex transforment un souvenir récent en souvenir durable. Le porteur qualifie le conditionnement de peur d'aversif par définition tout en écrivant que "toute souffrance sera évitée", au motif que le bien-être des rats conditionne la qualité des données comportementales.

Objectifs

Nous cherchons à comprendre où et comment nos souvenirs sont stockés dans le cerveau. Au début, certaines structures comme l’hippocampe sont essentielles pour se souvenir d’événements ou de faits. Avec le temps, ces souvenirs deviennent autonomes et sont conservés dans le cortex. Le Thalamus antérieur aide à rendre les souvenirs durables en reliant l’hippocampe au cortex, qui stocke les souvenirs à long terme. Les connexions entre le thalamus antérieur et le cortex aident à transformer les souvenirs récents en souvenirs durables. Notre projet étudie comment cette interaction entre thalamus et cortex crée des traces mémorielles solides dans le cerveau.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de connaitre l’architecture thalamocorticale et son implication dans la formation de souvenirs à long terme. Ce projet permettra ainsi de mieux comprendre comment le thalamus et le cortex travaillent ensemble pour former et stabiliser nos souvenirs. Ces connaissances seront précieuses pour affiner les modèles de la mémoire qui sont utilisés et dont les limites sont connues. Ce travail pourrait donner une nouvelle grille de lecture des pathologies de la mémoire comme la maladie d’Alzheimer. Ce projet fondamental a donc une claire perspective translationnelle.

Procédures

Tous les animaux seront soumis à une session de conditionnement aux chocs : maximum 5 chocs de 1s en 8 minutes. Et plusieurs séances de rappel (sans chocs) de 10 minutes chacune. Ils subiront une chirurgie d’injection intra cérébrale de composés et d’implantation à demeure d’une fibre de verre très fine d’une durée maximale d’une heure et demie.

Impact sur les animaux

Le protocole de conditionnement de peur au contexte est par définition aversif pour les animaux puisqu’il repose sur la survenue d’un évènement déplaisant qui consiste en un choc électrique faible répété 5 fois maximum. Les chirurgies du cerveau présentent un risque de diminution du bien-être animal dans les moments/jours qui suivent la chirurgie (inconfort, fatigue et parfois douleur). Certains animaux recevront des injections d’un produit ne provoquant pas de douleur. L’animal subira ainsi une restriction de mouvements et l’introduction d’une aiguille, l’ensemble peut provoquer un léger stress ainsi qu’une légère douleur.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à la fin de la procédure afin de procéder aux vérifications histologiques et à l'étude de marqueurs neuronaux

Remplacement

Etudier le fonctionnement du cerveau ne peut s’étudier que chez des organismes entiers. L’approche expérimentale chez l’homme n’autorise pas la manipulation fine des circuits neuronaux qui est nécessaire à la compréhension de leur fonctionnement. De même, les approches alternatives faisant appel à la modélisation sont utiles mais restent complémentaires des approches expérimentales sur les animaux qui permettent de valider ces modèles.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisés par groupe a été calculé comme étant le nombre minimum nécessaire pour être en mesure de mettre en évidence une différence statistique significative sur les paramètres étudiés grâce à l’utilisation de tests robustes. Cependant le nombre de groupes pourra être réduit en cours de projet : si une des voies étudiées ne montre pas de résultats significatifs sur les premiers lots elle ne sera pas étudiée sur les lots suivants.

Raffinement

Le bien-être animal étant essentiel pour garantir des données comportementales exploitables, toute souffrance sera évitée. Les animaux bénéficieront d’un enrichissement adapté (matériel de nidification, tunnel et barre à ronger) et seront hébergés en cage collective, même après les chirurgies. Les protocoles de chirurgie ont été optimisés afin de garantir des conditions optimales (analgésie centrale, locale, gel oculaire, tapis chauffant, scoring post-opératoire). Des points limites généraux et spécifiques ont été identifiés et des mesures conservatoires mises en place afin de permettre une prise en charge optimale de la douleur et de l’inconfort.

Choix des espèces

D’une façon générale, les rongeurs sont un bon modèle d’étude du système nerveux. Les principes fonctionnels à l’œuvre dans ces circuits sont transposables à l'homme. De plus, de nombreuses épreuves comportementales spécifiques permettent de modéliser chez le rat des aptitudes cognitives complexes. Les animaux utilisés pour ce projet seront des jeunes adultes âgés d’environ 3 mois au début des expériences afin de limiter la variabilité de taille entre individus.

Une injection dans le muscle qui commande le mouvement de l'œil, une autre dans une patte arrière : 40 rats de 24 mois subissent ces deux gestes sous anesthésie générale, avant des injections abdominales quotidiennes pendant deux semaines. Avec 40 rats plus jeunes soumis à quatre prélèvements sanguins en huit heures sur animaux éveillés, 80 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués pour prélever leurs tissus. L'objet est de tester si la forskoline, une molécule végétale repérée en étudiant la résistance des muscles oculaires, améliore la régénération musculaire chez des animaux âgés. Le porteur retient le rat pour sa proximité évolutive avec l'être humain et pour une longévité qu'il juge compatible avec l'étude du vieillissement dans un délai raisonnable.

Objectifs

Dans certaines maladies musculaires graves, comme les dystrophies musculaires, les cellules souches musculaires — responsables de la réparation des fibres — vieillissent trop vite et perdent leur capacité de régénération. Avec l’âge, un phénomène similaire se produit également dans les muscles sains, qui deviennent progressivement moins capables de se réparer. Des recherches récentes menées sur un modèle de dystrophie musculaire de Duchenne ont montré que la forskoline, une molécule d’origine végétale, peut activer une voie biologique permettant de restaurer partiellement la fonction réparatrice des cellules souches. De façon remarquable, cette substance a été identifiée grâce à l’étude des muscles extra-oculaires (les muscles qui bougent les yeux). Ces muscles sont connus pour être étonnamment résistants, aussi bien au vieillissement qu’aux dystrophies musculaires, suggérant qu’ils disposent de mécanismes naturels de protection. Le présent projet vise donc à comparer les mécanismes de vieillissement normal et ceux liés aux maladies musculaires au niveau des cellules souches, et à tester si la forskoline (ou une molécule analogue) peut également améliorer la régénération musculaire chez des animaux âgés. L’objectif final est d’identifier de nouvelles pistes thérapeutiques permettant de préserver la force et la masse musculaire au cours du vieillissement.

Bénéfices attendus

Les résultats de ce projet devraient permettre de mieux comprendre les mécanismes responsables du vieillissement prématuré des cellules souches musculaires. Cette connaissance est essentielle pour développer, à terme, de nouvelles approches pharmacologiques visant à limiter la perte progressive de masse et de force musculaire liée à l’âge. Plus largement, l’étude pourrait mettre en évidence des mécanismes naturels de protection des cellules souches musculaires, en complément de ceux déjà connus et activés par la forskoline. L’identification de tels mécanismes ouvrira la voie à la découverte ou au développement de nouvelles molécules capables de retarder la sénescence des cellules souches et de renforcer la capacité de réparation des muscles.

Procédures

La première moitié des animaux (40 animaux au total, âgés de 2-3 mois) sera traitée une seule fois avec l’une des 4 molécules d’intérêt et le véhicule, via une injection dans la zone abdominale. Des prélèvements sanguins sous anesthésie locale seront réalisés à quatre reprises, réparties sur les 8 heures suivant l’administration des molécules (volume total prélevé de 2 mL). La durée estimée de chaque prélèvement est d’environ 5 minutes par animal. Toutes ces interventions seront effectuées sur des animaux éveillés. La seconde moitié des animaux (40 au total, âgés de 24 mois) sera soumise à une injection dans un muscle d’une patte arrière et d’un œil (dans le muscle que permet le mouvement de l’œil). Cette procédure sera réalisée sous anesthésie générale et ne dépassera pas 3 minutes par animal au total. Un traitement médicamenteux contre la douleur sera administré par une injection 30 minutes avant de l’injection dans le muscle, puis toutes les 12 h pendant 2 à 3 jours (5 à 6 injections avec la molécule contre la douleur par animal, d’une durée inférieure à une minute chacune). Deux jours plus tard, les animaux — éveillés — seront soumis à des injections quotidiennes dans la zone abdominale (avec le véhicule ou la molécule d’intérêt), chacune durant moins d’une minute. Les animaux seront répartis en deux groupes (20 par groupe) : le premier avec un point de terminaison au jour 6, impliquant 4 injections (jours 2, 3, 4 et 5), et le second avec un point de terminaison au jour 30, impliquant 12 injections (du jour 2 au jour 14 inclus).

Impact sur les animaux

Dans le cas des injections dans la zone abdominale et des prélèvements sanguins répétés, la piqûre de l’aiguille et la contention peuvent provoquer un inconfort passager chez les animaux. Chez les animaux âgés (40 rats, âgés de 24 mois), une sensibilité accrue aux manipulations et aux conditions environnementales est possible, ce qui peut renforcer la gêne ressentie lors des injections. Par ailleurs, les injections dans le muscle (patte arrière et œil) peuvent provoquer une douleur temporaire ainsi qu’un léger malaise ou une gêne passagère dans la mobilité. Ces effets sont généralement transitoires et disparaissent en deux à trois jours, grâce à la mise en œuvre systématique de mesures antidouleur et à un suivi clinique attentif.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort afin de permettre le prélèvement des tissus nécessaires aux analyses histologiques et moléculaires.

Remplacement

Les étapes qui pouvaient être réalisées sans recours aux animaux ont été effectuées en amont de ce projet. Ainsi, l’efficacité des composés a d’abord été testée in vitro. L’innocuité dans un organisme de mammifère a été validée, étape indispensable pour évaluer la toxicité éventuelle des produits administrés ainsi que celle de leurs métabolites issus de la transformation par les organes, en particulier le foie. Sur cette base, ce projet vise à comparer les similitudes et les différences dans le processus de détérioration des cellules souches musculaires entre le vieillissement naturel et la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD), en s’appuyant sur les résultats déjà obtenus dans un projet précédent. Cette étude cherche à répondre à une question qui ne peut être abordée qu’in vivo, dans un organisme entier où tous les organes interagissent en permanence : la perte de fonction des cellules souches musculaires observée lors du vieillissement est-elle liée aux mêmes mécanismes que ceux altérés dans un contexte de déficience en dystrophine (comme dans la DMD) ? De plus, la forskoline ou ses analogues conservent-ils leur capacité à stimuler efficacement les cellules souches musculaires et à favoriser la régénération dans un muscle sain mais âgé ?

Réduction

Afin de limiter le nombre d’animaux utilisés, une optimisation préalable du plan expérimental a été réalisée. Les analyses statistiques ont montré qu’un effectif de 8 animaux par groupe était suffisant pour obtenir des résultats fiables dans le cas des animaux jeunes ou adultes. Ce nombre a déjà été validé dans des projets similaires, avec des résultats significatifs. Pour les animaux âgés (plus de 20 mois), un effectif légèrement plus élevé (10 par groupe) est prévu afin de compenser le risque accru de mortalité spontanée. Enfin, les animaux dystrophiques (DMD) ne seront pas inclus dans cette étude, car ils ont déjà été étudiés dans un projet précédent, ce qui permet de réduire davantage le nombre total d’animaux utilisés.

Raffinement

Les animaux sont habitués dès leur plus jeune âge à être manipulés en douceur très régulièrement. Les animaux sont hébergés à deux ou plus et le milieu est enrichi. Afin d’anticiper tout signe de douleur, des critères de suivi du bien-être ont été établis et sont évalués hebdomadairement (ou quotidiennement si nécessaire, week-ends et jours fériés inclus) en observant individuellement les animaux. Ces critères portent sur l’aspect général des animaux (pelage et yeux), leur comportement (mobilité) et l’état général de l’animal (masse corporelle). En cas de signes de douleur, des mesures sont prises : surveillance renforcée (biquotidienne) et mesures médicamenteuses visant à atténuer ou supprimer la douleur.

Choix des espèces

Le rat est un mammifère appartenant à la même classe que l’être humain, présentant de nombreux aspects anatomiques et physiologiques en commun, notamment pour la constitution et le fonctionnement des organes, ainsi que pour les processus métaboliques. Cette proximité évolutive en fait un modèle très apprécié. Les récents outils d’édition du génome ont permis de faire du rat un modèle de choix pour l’analyse des troubles musculaires. Les modèles de rat reproduisent ce type de maladies humaines de manière très fidèle, tout en conservant les atouts propres aux rongeurs : courte durée de gestation, taille raisonnable et longévité compatible avec l’étude des effets à long terme dans un délai raisonnable, en particulier chez les individus âgés.

132 rats, jeunes d'un mois et âgés de dix-huit mois, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue pour prélever le contenu de l'intestin, les muscles de la patte et le cerveau. Ils passent cinq semaines seuls en cage du lundi au vendredi, un hébergement dont le porteur reconnaît qu'il induit un stress modéré et empêche l'expression des comportements sociaux. S'y ajoutent des jeûnes de douze à quatorze heures avant les tests de satiété et de préférence alimentaire, deux prises de sang sur animal vigile emmailloté dans un tissu, deux injections et vingt-quatre heures en cage automatisée. L'enjeu déclaré est de positionner une protéine de maïs, la zéine, dans l'offre alimentaire humaine, le porteur affirmant qu'aucun modèle in vitro ou in silico ne peut intégrer l'ensemble des paramètres étudiés.

Objectifs

Le vieillissement de la population s’accompagne d’une augmentation de la dépendance et des limitations fonctionnelles, dont la perte de masse et de force musculaire est l’une des causes principales. L’apport en protéines de qualité constitue un levier essentiel pour prévenir cela et les protéines du lactosérum sont aujourd’hui considérées comme optimales grâce à leur richesse en leucine, un acide aminé indispensable favorisant la synthèse protéique. Bien que les protéines végétales aient un équilibre en acides aminés de moindre qualité, l’utilisation de protéines végétales de diverses origines permet aujourd’hui de produire des mélanges présentant un profil d’acides aminés globalement satisfaisant. Cependant, il est difficile d’enrichir ces mélanges en leucine. Une protéine végétale se distingue pourtant par sa richesse en leucine : la zéine du maïs. Mais cette protéine est actuellement écartée de l’offre alimentaire car elle est peu soluble et très peu digestible. De nouveaux système de production de zéine ont été développés et permettent d’obtenir une meilleure solubilité et digestibilité (zéine optimisée). L’objectif du projet est ainsi d’étudier l’impact d’un mélange végétal protéique contenant la zéine optimisée sur la digestibilité, la synthèse protéique et le comportement alimentaire chez le rat jeune et âgé.

Bénéfices attendus

La zéine est une protéine peu étudiée mais avec un potentiel important en nutrition humaine du fait de sa richesse en leucine. Son utilisation en nutrition est bloquée par sa faible digestibilité. La production d’une zéine optimisée dont la digestibilité et la solubilité est augmentée permet de lever ce verrou. Le projet permettra d’obtenir les premiers résultats concernant l’effet de ce nouveau produit sur la synthèse protéique dans la population cible, l’individu âgé. D’autres paramètres évalués, comme le comportement alimentaire et la digestibilité, permettront de comparer les effets de la zéine par rapport à d’autres sources protéiques végétales et de la positionner dans l’offre de protéine végétale actuelle. Ce projet participe à promouvoir une transition vers une alimentation plus végétalisée et durable, tout en répondant aux besoins spécifiques des personnes âgées.

Procédures

Pesées. Les animaux sont pesés 5 fois par semaine. La pesée est réalisée en 2 minutes environ. Des régimes comportant des protéines végétales répondant aux besoins des rats sont donnés aux animaux pendant 4 semaines. Deux prélèvements sanguins sur animal vigile sont réalisés au cours du projet sur l’ensemble des rats, la durée ne dépassant pas 3 minutes par prise. L’ensemble des animaux reçoit également, une injection d’analgésique, réalisée sur rat vigile en moins de 30 s (une injection par rat). Tous les animaux reçoivent une injection réalisée sous anesthésie gazeuse en moins de 3 minutes. Mises à jeun : les tests de satiété et de préférence alimentaire sont réalisés après un jeun modéré (soit privation de nourriture pendant la période de repos (maximum 14h), n’entrainant pas de perte de poids, soit après suppression du premier repas en période d’activité. Caractérisation du comportement alimentaire : les animaux sont placés dans des cages automatisées permettant de suivre l’évolution de leur consommation alimentaire pendant 24h. Pour cela les animaux sont préalablement habitués à ces cages, pendant 1h quelques jours avant le test.

Impact sur les animaux

Afin d’évaluer la prise alimentaire (aliments et boisson en libre accès), il est nécessaire d’héberger les rats en cages individuelles du lundi au vendredi pendant 5 semaines. L’hébergement individuel peut induire un stress modéré et empêcher le rat d’exprimer ses comportements sociaux. Pour limiter ce stress, les rats sont placés à 2/cage lors des week-end, toujours avec le même partenaire et dans une cage ayant conservé leur odeur. Pour préciser les modalités de la prise alimentaire au cours du cycle de 24h, chaque rat est placé pendant 24h, une fois au cours de l’expérimentation, dans une cage de mesure automatisée du comportement alimentaire. Le changement d’environnement peut induire un stress léger pour les animaux. Pour le test de satiété (1 test par rat au cours de l’expérimentation) et pour le test de préférence alimentaire (1 test par rat pendant l’expérimentation), les rats sont mis à jeun au maximum pendant 12 à 14h, au cours de leur période de repos (période d’éclairage) pendant laquelle ils ne s’alimentent pas ou peu, ce qui peut être considéré comme un jeune physiologique (pas de perte de poids). Deux prises de sang (à jeun et après l’ingestion d’un repas calibré) sont réalisées pour évaluer les concentrations plasmatiques post-prandiales des hormones de la satiété. Ces prises de sang sont effectuées rapidement (< 3 min), le rat étant maintenu emmailloté dans un tissu. Cette opération peut provoquer un stress modéré. Une injection est réalisée sur rat anesthésié. Cette injection peut provoquer une douleur de piqure.

Devenir

Les animaux sont mis à mort à la fin de la procédure car la détermination de la digestibilité des protéines, et de la synthèse protéique dans le muscle, et l’analyse de marqueurs cérébraux en lien avec la prise alimentaire nécessitent la collecte des contenus de l’intestin, des muscles de la patte et du cerveau.

Remplacement

L’objectif est d’évaluer l’effet d’une nouvelle source protéique pour l’alimentation humaine, la zéine optimisée, sur le comportement alimentaire, la digestibilité et la synthèse protéique chez des rats jeunes et âgés. Cette approche nécessite d’utiliser des modèles in vivo, permettant de prendre en compte les adaptations comportementales de l’individu et les effets physiologiques sur la digestion et le métabolisme protéique. Aucun modèle in vitro ou in silico ne peut intégrer l’ensemble de ces paramètres dans un système complexe permettant de modéliser l’ensemble des interactions entre l’alimentation, le cerveau, l’intestin et les organes associés.

Réduction

Le nombre minimum d’animaux par groupe a été calculé par un logiciel statistique à 10 rats/groupe à partir de données comparables obtenues lors d’études précédentes réalisées dans notre laboratoire afin de garantir qu’avec ce nombre d’animaux les résultats soient interprétables. Les résultats pour chaque groupe sont comparés entre eux à l’aide de tests statistiques adaptés.

Raffinement

A leur arrivée dans l’animalerie, les rats ont une période d’habituation de 7 jours à leur nouvel environnement. Tout au long du projet, le bien-être animal est pris en compte avec un hébergement enrichi et un suivi quotidien des rats par des agents qualifiés. La manipulation régulière des animaux par les mêmes expérimentateurs pour les mesures du poids et de la prise alimentaire permet de suivre de manière rapprochée l’état de santé des animaux et de détecter des modifications éventuelles de leur état physique ou de leur comportement. Pour limiter l'impact de l'hébergement individuel, les cages individuelles sont en plexiglas transparent permettant les interactions visuelles entre les animaux. Les rats demeurent dans la même pièce que leurs congénères, avec lesquels ils restent en contact olfactif et auditif (vocalises). Afin de limiter encore l’impact de l’isolement, les cages sont enrichies au moyen de tunnels (opaques ou transparents). Un enrichissement social est également prévu : les rats sont regroupés par 2 (rats de même sexe, âge et groupe) dans des cages collectives durant les week-ends. Ces périodes de regroupement permettent aux animaux d’exprimer leur comportement d’interaction sociale. Pour déterminer les modalités de la prise alimentaire sur 24h, les rats sont au préalable habitués aux cages de mesure automatisée de la prise alimentaire. Les prises de sang sont réalisées par un expérimentateur expérimenté pour cet acte technique. De plus, l’animal est habitué régulièrement à l’emmaillotage dans un tissu lors des pesées afin de limiter le stress induit par ce même emmaillotage lors des prises de sang. Lors de l’injection permettant l’évaluation de la synthèse protéique, les rats sont anesthésiés par anesthésie gazeuse et ont reçu une dose d’analgésique au préalable. Enfin, des points limites sont appliqués, au-delà desquels les animaux sont temporairement ou définitivement sortis des procédures.

Choix des espèces

Le rat est un mammifère dont la physiologie digestive (c’est un monogastrique) et le comportement alimentaire (c’est un omnivore), notamment la prise quotidienne en plusieurs repas séparés, sont comparables à ceux de l'Humain. Le rat est un modèle reconnu et utilisé par les laboratoires étudiant les mécanismes régulateurs du comportement alimentaire, mais aussi la digestibilité des protéines et le métabolisme protéique. L’objectif du projet est d’évaluer les effets du mélange zéine optimée et isolat de protéines de pois chez l’individu âgé. Ces effets sont comparés à ceux obtenus chez l’individu jeune. Pour cela, des rats jeunes (1 mois) et âgés (18 mois) sont inclus.

Immunodéprimées pour ne pas rejeter des cellules cancéreuses humaines, six rates vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Trois reçoivent une tumeur implantée dans le cerveau par un prestataire extérieur et arrivent au laboratoire quatre jours après l'opération, les trois autres constituent le groupe témoin. Chacune subit un examen d'IRM puis six séances d'imagerie nucléaire de cinquante à soixante minutes sous anesthésie. Le porteur indique que la croissance tumorale peut provoquer des difficultés à se déplacer, une perte d'équilibre et une baisse d'appétit, et les organes sont prélevés après la mise à mort pour mesurer la fixation d'un médicament radioactif dans le corps entier.

Objectifs

Quand un cancer se propage au cerveau, on parle de métastases cérébrales. C’est une complication grave et assez fréquente. Elle rend souvent la maladie plus difficile à soigner. Les traitements disponibles sont encore limités, en grande partie à cause d’une barrière naturelle de protection qui se trouve autour du cerveau (appelée barrière hématoencéphalique) qui empêche de nombreuses substances, y compris certains médicaments, d’atteindre les cellules cancéreuses dans le cerveau. Dans ce contexte, une nouvelle approche appelée radiothérapie interne vectorisée (rayon thérapeutique guidé vers la tumeur) semble prometteuse. Elle consiste à utiliser un médicament radioactif qui cible directement les cellules cancéreuses, tout en épargnant les cellules saines. Ce projet a pour but de comprendre comment ce médicament radioactif se répartit dans le corps. Il est conçu pour reconnaître une protéine souvent présente dans les tumeurs, ce qui lui permet de se fixer sur les cellules cancéreuses. Ce type de produit est déjà utilisé pour détecter certains cancers, et pourrait aussi servir à les traiter. Mais pour être efficace, il doit rester assez longtemps dans la tumeur sans trop se diffuser dans les tissus sains. L’objectif est donc de vérifier que le médicament radioactif reste bien concentré dans la tumeur, et de mesurer la quantité de radioactivité reçue par les différents organes. Cela permettra de savoir si ce traitement peut être utilisé de manière sûre et efficace contre les métastases cérébrales

Bénéfices attendus

Ce projet présente plusieurs avantages : Mieux comprendre le traitement : Il aide à savoir comment un médicament radioactif se répartit dans le corps et s’il peut être utile contre les métastases cérébrales. Un modèle proche de la réalité : Le test est fait sur un modèle qui imite bien les métastases cérébrales humaines, ce qui rend les résultats plus fiables pour une future application chez l’Homme. Améliorer les traitements combinés : Les résultats pourront aider à développer de nouvelles stratégies qui combinent diagnostic et traitement, surtout pour les patients qui ont peu d’options aujourd’hui.

Procédures

Un examen d'IRM (Imagerie par résonnance magnétique) d'une durée de 10 à 15 min, sur animal anesthésié/ 6 examens d'imagerie nucléaire, d'une durée de 50 à 60 min chacun, sur animal anesthésié.

Impact sur les animaux

Les animaux proviennent d’un fournisseur agréé et arrivent environ à 4 jours après l’opération. Ils sont donc déjà en train de récupérer. À leur arrivée au sein de notre établissement, il peut encore rester une petite sensibilité ou une légère rougeur au niveau de la cicatrice, mais cela disparaît rapidement. Le transport peut provoquer un léger stress, limité par une période d’acclimatation de 5 à 7 jours. Par la suite, certains effets peuvent apparaître lorsque la tumeur grossit (environ 3 semaines après l’opération) : difficultés à se déplacer, parfois perte d’équilibre, et baisse de l’appétit. Ces signes sont surveillés attentivement afin d’intervenir si nécessaire. Les examens d’imagerie nécessitent plusieurs anesthésies courtes (50 à 60 minutes). Cela peut entraîner un stress passager et un petit temps de récupération après chaque séance.

Devenir

A la fin de la procédure, tous les animaux seront euthanasiés et les organes seront prélevés afin d'évaluer la fixation du fragment d'anticorps radioactif (diagnostic) dans le corps entier de l'animal.

Remplacement

Aujourd’hui, il n’existe pas de méthode alternative pour reproduire la complexité de la façon dont un médicament radioactif se répartit dans l'organisme, surtout en cas de métastases cérébrales. Les tests en laboratoire ou sur mini-organes ne permettent pas de simuler des éléments clés comme : 1-la barrière protectrice du cerveau, 2-les vaisseaux sanguins autour de la tumeur, 3-les interactions du produit avec les tissus du corps entier. C’est pourquoi l’utilisation d’un modèle animal reste nécessaire pour bien comprendre l'action, la fixation et l'élimination du composé radioactif. Le modèle choisi permet de se rapprocher de la réalité humaine tout en limitant le nombre d’animaux utilisés.

Réduction

Le nombre d’animaux a été strictement limité à ce qui est nécessaire pour répondre aux objectifs scientifiques du projet. Seuls 6 rats femelles seront utilisés, répartis en deux groupes de taille minimale (3 témoins sains et 3 porteurs de tumeur), ce qui permet une comparaison tout en limitant l’usage d’animaux. Cette étude est conçue comme une étude pilote, destinée à valider la faisabilité, la captation tumorale et la pertinence du composé radiomarqué à visée thérapetique. Les résultats obtenus permettront d’optimiser les protocoles futurs (choix du composé à visé thérapeutique, suivi de la distribution dans l'organisme par imagerie, dose délivrée aux tissus, réduisant ainsi le nombre d’animaux nécessaires dans les phases ultérieures de développement. De plus, réaliser plusieurs images sur les mêmes animaux permet de suivre l’évolution dans le temps, tout en réduisant les différences entre individus et en limitant le nombre d’animaux nécessaires.

Raffinement

Plusieurs mesures ont été mises en place pour limiter la souffrance et améliorer le bien-être des animaux tout au long du protocole : Modèle validé et maîtrisé : Le modèle de tumeur intracérébrale utilisé est bien caractérisé et acheté chez un prestataire de service spécialisé dans l’induction des modèles précliniques, ce qui garantit une standardisation du protocole et limite les complications post-opératoires. Un suivi quotidien sera assuré pour tous les animaux, avec une attention particulière portée à l’état général, au comportement, à la mobilité et à l’alimentation-hydratation ainsi qu’à la vérification du bon état de la plaie. Des points limites précoces ont été fixés (perte de poids et problèmes de motricité essentiellement) afin d’anticiper toute souffrance ou dégradation de l’état général liée à la tumeur. Toute altération du bien-être entraînera une prise en charge adaptée ou une euthanasie anticipée si nécessaire. Le transport des animaux vigiles entre l’animalerie et le site d’imagerie IRM (Imagerie par Résonance magnétique), sans passage à l’extérieur, sera réalisé en maintenant une température optimale par l’intermédiaire de bouillotes chauffantes placées sous les cages. Toutes les manipulations potentiellement stressantes ou douloureuses (injection du composé radiomarqué, imageries) seront réalisées sous anesthésie générale, garantissant l’absence de douleur et de stress. Les animaux seront sous anesthésie générale pendant toute la durée des procédures de l’injection du composé radiomarqué jusqu’à la fin des examens. Lors des sessions d'imageries, les animaux sont placés dans un lit chauffant avec surveillances respiratoire et cardiaque et le niveau d’anesthésie sera surveillé et adapté si besoin pour garantir un état stable et sécurisé des animaux. Leur réveil se fera dans un environnement calme et sous surveillance. L’ensemble des manipulations sera réalisé par du personnel qualifié et expérimenté.

Choix des espèces

Les modèles rat et souris sont les plus couramment utilisés pour les études en oncologie. Les rats constitue l'espèce de référence compte tenu de leur accessibilité et de leur facilité de manipulation. Le choix de cette espèce se justifie également par la taille du cerveau plus importante pour l'implantation intracérébrale de la tumeur dont le volume deviendra suffisamment important pour s'affranchir des limitations de résolution de l'imagerie. Des rats immunodéprimés ont été choisi afin d'éviter le rejet de greffe de cellules tumorales d'origine humaine. Des rates âgées de 8-9 semaines (6-7 semaines au moment de la greffe et 7-8 semaines à la réception) seront utilisées à un stade où la croissance crânienne est achevée.

Anesthésiés, opérés pendant une heure au maximum, porteurs de deux dispositifs implantés de part et d'autre du dos, 39 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une prise de sang sur animal vigile suit chaque mois, six au maximum sur les six mois d'implantation. Le porteur indique que la non-biocompatibilité d'un dispositif peut provoquer irritation, inflammation, infection ou réaction immunitaire par cytotoxicité, ce que l'étude cherche précisément à mesurer pour un implant cérébral destiné aux patients parkinsoniens. Tous les rats sont tués à la fin, les tissus prélevés servant à juger la tenue de l'enrobage dans le temps.

Objectifs

La maladie de Parkinson (MP) est la seconde maladie neurodégénérative, touchant 10 millions de personnes dans le monde, surtout caractérisée par la mort de neurones induisant d’importants troubles moteurs. Les traitements médicamenteux actuels, comme les solutions chirurgicales permettent d’atténuer les symptômes de la MP, mais n’ont aucun effet curatif et ne ralentissent pas son développement. En conséquence, la neuroprotection dans la MP est une piste importante de recherche, afin d’enrayer ou de ralentir la perte des neurones. Plusieurs études ont souligné le fort potentiel neuroprotecteur de la lumière proche infra-rouge dans le cadre de la MP. L’objectif de notre projet est de valider un implant cérébral, destiné aux patients souffrant de la MP, comprenant à la fois une source électrique et une source optique à sa partie distale. La partie optique de cet implant permettra de stimuler optiquement une région du cerveau afin de réduire la mort des neurones dès les phases précoces de la MP et de suivre cette dernière. La partie électrique permettra de corriger les troubles moteurs dans les phases tardives de la MP. Nos 2 défis majeurs sont d’intégrer des composants optiques non biocompatibles à son extrémité et d’en réduire au maximum les dimensions. Pour cela, il convient d’encapsuler les composants optiques, afin de constituer une barrière hermétique et assurer une biocompatibilité. La solution classique utilisant le titane, le saphir et la céramique n’est pas optimale de par son caractère rigide et cassant et de par la nécessité de la miniaturisation de l’implant. C’est pour cela que nous voulons évaluer une solution alternative de dépôts en couches minces successives de 2 composants biocompatibles : un polymère et la céramique. Cette association devrait assurer une composante de flexibilité au dispositif grâce au polymère et assurer une barrière hermétique stable grâce à la céramique en offrant une épaisseur réduite au dispositif. Une autre solution serait d’ajouter à ce dépôt en couches minces successives un surmoulage à l’époxy biocompatible. Enfin, si ces 2 solutions ne répondent pas aux exigences nécessaires à l’implant, la solution plus classique d’encapsulation sera utilisée. Ces 3 solutions pourront être évaluées dans notre projet chez le rat, afin de garantir à la fois la biocompatibilité du dispositif, suite à cette encapsulation, et sa fonctionnalité tout comme son intégrité à long terme dans un organisme vivant.

Bénéfices attendus

Cette étude pilote permettra de valider une nouvelle approche d’encapsulation de matériaux non biocompatibles afin de pouvoir les intégrer dans le nouveau dispositif bimodal, miniaturisé, destiné aux patients parkinsoniens, mais qui pourra aussi être utilisés dans de futurs dispositifs implantables. Les bénéfices attendus du projet à court terme sont de mettre en place un nouveau dispositif pour la MP, le plus petit possible, pouvant traiter et suivre la maladie en validant l’intégrité et la biocompatibilité du dispositif.

Procédures

Les animaux seront soumis à une chirurgie sur une durée maximale estimée de 1 heure. Une fois par mois une prise de sang sur animal vigile sera effectuée (durée maximale estimée de 5 minutes, 6 prélèvements au maximum pendant la procédure).

Impact sur les animaux

Tout acte chirurgical, visant à poser un implant qui doit être testé pour confirmer sa biocompatibilité, peut engendrer chez les animaux : douleur, faibles pertes de poids, hypothermie, déshydratation, risque d’infection au niveau du site d’incision ou d’implantation. Le réveil après une anesthésie générale peut induire une désorientation et un stress de courte durée. La non biocompatibilité d’un dispositif implantable peut induire une irritation, une réaction inflammatoire, une infection ou encore une réaction immunitaire suite à une cytotoxicité. Les prises de sang au niveau de la veine de la queue peuvent induire un inconfort pour l’animal, de courte durée (moins de 5 minutes).

Devenir

Tous les animaux de cette procédure sont concernés, soit 39 rats au maximum. Les animaux seront euthanasiés selon un protocole approprié, afin d’obtenir les prélèvements requis pour les analyses histologiques pour compléter scientifiquement l’étude. L’étude des tissus est indispensable pour valider la biocompatibilité de l’implant à long terme.

Remplacement

Même si les techniques d’aujourd’hui comme la construction d’organoïdes permettent de limiter l’utilisation d’animaux à des fins scientifiques, il n’existe à ce jour aucun modèle permettant de réaliser nos travaux sans perte d’informations scientifiques. Nous devons évaluer et valider à long terme l’intégrité et la biocompatibilité de composants du dispositif implantable qui ne peuvent être étudiées de façon complète que sur des organismes entiers, complets avec leur physiologie et leur complexité sur le plan biologique. En revanche, en amont, des premiers tests de cytotoxicité pour sécuriser au maximum l’implantation des dispositifs seront réalisés in vitro, à l’aide de lignées cellulaires, pour réduire le nombre d’animaux utilisés.

Réduction

Les effectifs ont été ramenés au minimum, tout en permettant d’obtenir des conclusions scientifiques significatives. Nous avons utilisé un test statistique pour calculer le nombre d’animaux nécessaires à l’étude. La pose de 2 implants chez un animal (un de chaque côté de l’animal, en dorsal) permet de diviser par 2 le nombre de groupes d’animaux, tout comme le choix de la zone d’implantation qui permet de ne pas constituer de groupe contrôle spécifique mais que chaque animal soit son propre contrôle. Les études préalables in vitro, permettent également de réduire le nombre d’animaux utilisés. Comme l’étude sera démarrée avec la moitié des effectifs du lot, le nombre d’animaux pourra être réduit jusqu’à 50% si l’effet attendu est suffisamment important pour obtenir des résultats fiables et homogènes (tolérance et intégrité de l’implant) avec la première moitié d’animaux, après validation avec un test statistique. Si la première solution d’encapsulation répond aux exigences requises pour l’élaboration de l’implant humain, les second et troisième lots ne seront pas réalisés et l’étude prendra fin. Dans le cas contraire, la solution 2 sera évaluée et si cette dernière répond aux besoins de l’implant la solution 3 ne sera pas testée. Si les 2 solutions alternatives d’encapsulation ne sont pas satisfaisantes, la solution 3 plus classique sera réalisée afin de vérifier si elle convient aux exigences de l’implant. Ceci pourrait conduire à une réduction notable du nombre total d’animaux utilisés.

Raffinement

Les rats seront hébergés à l’animalerie en groupes sociaux de 2, dans un environnement enrichi adapté à leur espèce. En cas de bagarre, induisant des blessures, les animaux seront séparés pour garantir leur bien-être et leur environnement enrichi sera augmenté. Les animaux seront habitués à la manipulation, par des personnes expérimentées, afin d’assurer leur bien-être pendant les changes, les pesées, les prises de sang ou tous soins nécessaires post chirurgie. Pour chaque chirurgie, l’animal sera sous anesthésie générale et analgésie, il sera placé sur un tapis chauffant pour maintenir sa température et un gel ophtalmique sera appliqué pour éviter son inconfort. Des soins post opératoires adéquates seront adaptés pour chaque animal et des antalgiques et/ou antiinflammatoires non stéroïdiens seront utilisés le temps nécessaire. Lors des prélèvements de sang un anesthésique local sera appliqué pour limiter la douleur due à l’insertion d’une aiguille et le prélèvement se fera au niveau de la veine de la queue (la méthode avec le moins d’effets négatifs sur le bien-être du rat). Si, l’inconfort de l’animal est trop important, ce prélèvement sanguin sera effectué sous anesthésie gazeuse de courte durée. L’état de santé des animaux sera surveillé tout au long de l’expérience, avec une surveillance accrue en sortie de chirurgie et tout sera mis en œuvre pour que les animaux aient un niveau d’inconfort aussi limité que possible. L’utilisation de points limites adaptés à chaque étape de la procédure sera mise en place tout au long de l’étude. En cas d’effets inattendus, de perte importante de poids ou d’observation d’un phénomène douloureux, des traitements appropriés seront immédiatement mis en œuvre et/ou il pourra être décidé d’interrompre l’expérimentation. En parallèle, le vétérinaire en charge du bien-être des animaux sera alerté.

Choix des espèces

Compte tenu des objectifs de cette étude pilote, les expériences peuvent être réalisées chez le rongeur de par leur proximité phylogénétique avec l’Homme. Du fait de la durée du protocole et de la taille l’implant, nous utiliserons le rat. Ce projet nécessite de travailler avec des animaux adultes compte tenu de la durée d’implantation (6 mois). Des animaux juvéniles âgés de 6 semaines (permettant une meilleure habituation à la manipulation et une meilleure constitution des groupes socieaux du fait de leur jeune âge) seront réceptionnés par l’animalerie et utilisés seulement après une période d’acclimatation d’une semaine. Les chirurgies seront réalisées sur des animaux adultes d’environ 8 semaines. Les animaux seront utilisés en procédure à l’âge adulte (entre 2 et 8 mois).