Rats

L'ablation des deux ovaires sert ici à fabriquer un modèle d'ostéoporose post-ménopausique sur lequel seront évaluées de nouvelles molécules candidates. 500 rates vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées et autopsiées à l'issue. Après une chirurgie de 30 à 40 minutes, elles reçoivent des traitements répétés pendant cinq mois, deux injections sous-cutanées de marqueurs osseux et des prises de sang à la jugulaire, sur animal éveillé, jusqu'à une fois par semaine. Le porteur liste parmi les effets possibles des molécules testées des cris, de l'agitation, des difficultés respiratoires, des diarrhées et une nécrose au site d'administration, puis conclut que l'utilisation d'animaux est "indispensable".

Objectifs

Avec l’allongement de l’espérance de vie, l’ostéoporose et les fractures qui lui sont associées représentent un problème de santé publique important : autour de l’âge de 65 ans, on estime que 39% des femmes souffrent d’ostéoporose. En effet, la ménopause est une période clé pour la santé de la femme car elle s’accompagne de modifications physiologiques comprenant, notamment, une modification de la composition corporelle (baisse de la masse maigre et augmentation de la masse grasse) et un changement de la répartition des graisses corporelles conduisant notamment à un risque élevé pour la santé cardiovasculaire, métabolique , ostéo-articulaire et musculaire (perte de densité osseuse, fonte musculaire, …). A ce jour les traitements existants réduisent la perte osseuse mais présentent des effets secondaires importants qui peuvent altérer la qualité de vie des patients. Le présent projet a donc pour but d’évaluer de nouvelles molécules thérapeutiques pouvant cibler la perte osseuse dans un contexte d’ostéoporose sans induire d’effets néfastes. L’objectif du projet est donc d’évaluer l'effet de nouvelles molécules thérapeutiques sur le processus de formation et de résorption de l’os dans un modèle d’ostéoporose induite par ovariectomie chez le rat (modèle qui consiste à retirer les ovaires de l’animal, mimant l’ostéoporose post-ménopause rencontrée chez l’Homme, décrit et reconnu par la communauté scientifique), afin de proposer aux professionnels de la santé et aux patients des approches thérapeutiques plus appropriées. Ce modèle d’ostéoporose induite par ovariectomie a pour principaux avantages (i) de mimer le développement d’une ostéoporose post-ménopause, avec une reproductibilité élevée pour analyser de manière robuste et efficace les mécanismes mis en jeu dans le développement de la pathologie et dans la réponse induite par les nouvelles molécules thérapeutiques testées (ii) d’accéder à de plus amples informations indispensables au développement de nouvelles approches thérapeutiques (iii) d’être prédictif en clinique de l’activité des nouvelles molécules thérapeutiques testées.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus de ce projet se mesurent à plusieurs niveaux. Ce projet permettra à court terme d’obtenir des informations sur (i) la tolérance ou la potentielle toxicité des nouvelles molécules thérapeutiques étudiées au niveau général et osseux (ii) l’efficacité des nouvelles molécules thérapeutiques étudiées dans un contexte d’ostéoporose. A plus long terme, ce projet permettra d’obtenir des informations sur l’évaluation, la détection, le contrôle des modifications physiologiques ayant lieu post-ménopause, d’établir des diagnostics robustes et de mettre en place de nouvelles approches thérapeutiques.

Procédures

Les animaux seront soumis à une opération chirurgicale unique réalisée sous anesthésie générale et avec analgésie pré- et post-opératoire afin de réaliser l’ablation des ovaires. Cette opération dure 30 à 40 minutes par animal. Les traitements à tester seront appliqués plusieurs jours avant et/ou après l’induction du modèle et répétés tout au long de la durée de l’étude, 5 mois maximum après l’ablation des ovaires. Chaque administration dure 1 à 2 min. La fréquence d’administration des traitements sera définie selon le mode d’administration ainsi que selon le ou les nouvelles molécules thérapeutiques utilisées pour chaque étude. Des injections sous-cutanées de produits permettant le suivi de la formation osseuse seront réalisées dans les 2 dernières semaines du protocole. Chaque animal recevra 2 injections à 1 semaine d’écart, chacune durant de 1 à 2 min. Des prélèvements sanguins au niveau de la veine jugulaire pourront également être réalisés, ces prélèvements auront lieu sur animal éveillé, dureront moins de 5 min par animal, et pourront être répétés une fois par semaine tout au long du protocole.

Impact sur les animaux

Des nuisances liées au modèle et à l’induction et au développement de l’ostéoporose. Plus précisément, nous surveillerons l'état général et clinique des animaux pour estimer une éventuelle gêne ou douleur occasionnée par l’acte chirurgical, tel qu’un traumatisme et une inflammation au niveau de l’incision réalisée pour l’ablation des ovaires. Des nuisances liées aux nouvelles molécules thérapeutiques à tester peuvent être rencontrés, tels qu’une perte de poids, un comportement anormal de l’animal (prostration, état défensif, hérissement des poils, vocalisation anormale, …), une toxicité durant l’administration (cri, agitation, difficultés respiratoires, diarrhées, inflammation/nécrose au site d’administration). Les effets indésirables susceptibles d’être observés seront anticipés au plus juste en fonction des informations obtenues au cours de protocoles préalablement réalisés et appuyés d’une veille bibliographique inhérente aux nouvelles molécules thérapeutiques à tester.

Devenir

A l’issue de chaque procédure tous les animaux seront euthanasiés et autopsiés minutieusement. Les organes d'intérêts, dont les os, seront prélevés. Les prélèvements sanguins et synoviaux seront utilisés pour doser le principe actif et/ou évaluer sa toxicité et/ou évaluer les modifications induites par son administration. Les organes seront également utilisés pour doser les principes actifs et/ou réaliser des analyses histopathologiques et d’imagerie.

Remplacement

De manière générale, les nouvelles molécules thérapeutiques que nous évaluons in vivo ont fait l’objet de tests préliminaires in vitro mais le passage chez l’animal reste indispensable afin d’évaluer de potentielles interactions avec l’organisme. En effet, les tests in vitro actuels permettent de prévoir le devenir des molécules thérapeutiques testées, mais ne renseignent pas sur leurs effets sur l’ensemble des organes/tissus d’un organisme. Aucune méthode alternative ne permet actuellement de reproduire tous les paramètres physiologiques qui sont liés à un individu dans sa globalité. De plus, dans le cadre des pathologies rhumatismale, il est pour le moment impossible de reproduire in vitro les mécanismes et la complexité de la pathologie. De la même façon, les interactions entre les différentes cellules et tissus composants l’articulation ne peuvent être mimées par un modèle simple de culture in vitro. L'utilisation d'animaux est donc indispensable pour atteindre les objectifs de ce projet.

Réduction

Le nombre d’animaux est réduit au maximum afin d’avoir des résultats exploitables, permettant de conclure de manière certaine, tout en évitant la réalisation d’une deuxième étude pour confirmer les résultats obtenus au cours du présent projet. Etant donné la variabilité probable des réponses aux principes actifs à tester, 10 animaux par groupe et 10 conditions (groupes) au maximum sont prévus afin d’assurer un nombre minimum d’animaux nécessaire pour une analyse pertinente et une comparaison statistique fiable tout en prenant en compte le raffinement du nombre des animaux. Ce nombre d’animaux a été déterminé à partir de nos données historiques et l’utilisation de chaque animal a été optimisée tout en limitant les contraintes au maximum. Cet effectif pourra être revu à la baisse après analyse des premiers résultats avant chaque protocole et dans le cas où le traitement évalué est connu (e.g., traitement de référence), afin de donner des résultats reproductibles et similaires d’un animal à l’autre.

Raffinement

Les animaux seront stabulés en groupes sociaux dans des locaux adaptés permettant leur maintien dans un environnement adéquat, n'induisant pas de stress. Nous mettrons en place des mesures spécifiques et adaptées aux douleurs éventuelles occasionnées par les différents traitements pour éviter toute souffrance inutile et prolongée : les conditions d’hébergement seront optimisées (litière spécifique, augmentation de l’enrichissement, facilité d’accès à l’alimentation et ajout de nourriture appétente), nous utiliserons des traitements anti-douleur dès l’apparition de premiers signes cliniques. Un suivi quotidien des animaux sera effectué ainsi qu’un suivi approfondi au minium 2 fois par semaine, avec prise de poids et observations des caractéristiques spécifiques au modèle, tel qu’un traumatisme et une inflammation au niveau de l’incision réalisée pour l’ovariectomie. Tout animal ayant atteint un ou plusieurs point(s) limite(s) (repérés le plus précocement possible grâce au suivi clinique et à l’appui des grilles du bien-être animal adaptées) sera euthanasié. Nous maintiendrons les animaux le minimum de temps dans une situation d’inconfort (lors de l’administration du traitement expérimental, des prélèvements de sang et lors des prises de mesures).

Choix des espèces

Le rat a été choisi pour ce projet car ce mammifère présente des caractéristiques physiopathologiques et des réponses tissulaires notamment en termes de remodelage osseux, proches de celles observées chez l'Homme. Ces rongeurs, étant fréquemment utilisés à des fins de recherche, permettent d’extrapoler assez facilement les résultats à l'homme, par simples approches/méthodes statistiques. Par ailleurs, leur taille permet d’obtenir un volume suffisant de liquides biologiques parfaitement analysables. Enfin, les données obtenues chez ces animaux permettent l’extrapolation des petits animaux aux humains (première dose de principe actif chez l’homme) connue sous le nom de dose équivalente humaine (HED)) dans le cadre de premiers essais cliniques nécessaires au développement de nouveaux molécules thérapeutiques. Les rats femelles et adultes auront dépassé la majorité squelettique (âgés de plus de 10 semaines). Autrement-dit leur squelette ne sera plus en phase de croissance.

200 souris et 20 rats subissent une craniotomie de trente minutes à une heure pour recevoir une injection de virus dans le cerveau, puis sont exsanguinés une semaine à dix mois plus tard. Ces procédures relèvent d'un niveau de souffrance modéré et aucun animal n'est gardé vivant. Le porteur qualifie pourtant l'ensemble de "courte chirurgie" "minimisée", tout en décrivant par ailleurs une chirurgie invasive et des souris porteuses d'une mutation Alzheimer qui développent des troubles de la mémoire dès huit mois et, parfois, des crises d'épilepsie. La mise à mort sert à prélever les cerveaux pour des enregistrements sur tranches, dans un projet dont le porteur reconnaît que l'impact pour les patients "ne sera pas immédiat".

Objectifs

Les objectifs de cette étude sont 1- d’évaluer la mise en place de la connectivité thalamocorticale au cours du développement, 2- de comparer les projections de deux populations thalamiques distinctes dans le cortex chez l’adulte, 3- d’évaluer l’évolution de la transmission thalamocorticale au cours du vieillissement dans un modèle murin de la maladie d’Alzheimer, 4- de comparer ces résultats obtenus chez la souris avec la connectivité thalamocorticale chez le rat.

Bénéfices attendus

Ce projet est principalement un projet de recherche fondamental dont l’impact pour les familles et les patients ne sera pas immédiat. Néanmoins, ce projet comporte des aspects translationnels car nous cherchons à comprendre comment évolue la boucle thalamocorticale dans un modèle de souris transgéniques récapitulant des aspects de la maladie d’Alzheimer. D’autre part, ce projet s’inscrit dans un projet plus large visant à comprendre l’importance de cette boucle dans la régulation du sommeil, qui est crucial pour la consolidation de la mémoire et pour l’évacuation des déchets du métabolisme. Enfin comprendre comment cette boucle se met en place pendant le développement pourrait permettre de mieux appréhender d’un point de vue thérapeutique la prise en charge des problèmes de sommeil dans des pathologies du neurodéveloppement qui sont très fréquents par exemple chez les enfants atteints de troubles du spectre autistique. Ces travaux permettront donc de mieux comprendre les fonctionnements du sommeil en contexte physiologique pathologique et pourraient permettre d’identifier des nouvelles pistes thérapeutiques pour améliorer la qualité du sommeil.

Procédures

Les animaux subissent une chirurgie invasive nécessitant une craniotomie pour permettre l’injection de virus qui dure entre 30 minutes et une heure ; suivi par une exsanguination 1 semaine à 10 mois plus tard. Cette deuxième étape dure 15 minutes.

Impact sur les animaux

Certaines souris utilisées pour ce projet seront un modèle génétique de la maladie d’Alzheimer. Ces animaux présentent des troubles de la mémoire à partir de 8 mois ainsi que dans de rares cas des crises d’épilepsie. Si tel est le cas, il est préconisé de leur permettre de récupérer dans un environnement enrichi et calme. C’est pourquoi ces animaux seront hébergés avec des enrichissements supplémentaires (grande roue et tunnel) et leur cage sera placée dans le bas du portoir afin de leur assurer le plus de calme possible. Toutes les procédures faites sur ces animaux seront de degré de sévérité modéré du fait de la chirurgie. Cette chirurgie peut entrainer des douleurs post-opératoires qui sont minorées par les antalgiques.

Devenir

tous les animaux sont euthanasiés à la fin de la procédure pour prélever leurs cerveaux afin de faire des enregistements sur tranche de cerveau.

Remplacement

Il n’existe pas de méthode alternative à l’expérimentation animale pour ce projet. En effet, ce projet nécessite le maintien intégral de deux structures le thalamus et le cortex ainsi que leur communication, ce qui n’est pas encore possible dans aucun modèle vivant complexe tels que les organoïdes qui de plus ne sont pas encore assez aboutis pour reproduire les connections entre les différentes aires corticales. De plus, ce projet vise à évaluer l’évolution de la connectivité au cours du vieillissement ce que les modèles in vitro ne permettent pas de faire.

Réduction

Le nombre d’animaux sera réduit grâce à l’utilisation de tests statistiques appropriés qui permettent de prendre en compte à la fois les mesures répétées sur le même animal et les mesures effectuées entre les animaux. Ces tests puissants permettent d'inclure des animaux même en cas de données manquantes et de réduire le nombre d'animaux grâce aux mesures répétées, dans notre cas le nombre de neurones enregistrés par animal. Les enregistrements électrophysiologiques sur tranche de cerveau permettent d’optimiser le nombre de neurones enregistrés et ainsi de réduire le nombre d’animaux nécessaires pour mener à bien cette étude. Le nombre d’animaux utilisé dans cette étude a été évalué d’après notre expérience lors de projets impliquant des techniques similaires.

Raffinement

Cette étude consiste en une courte chirurgie suivie après un délais de 1 semaine à 10 mois du sacrifice et du prélèvement du cerveau. La chirurgie est minimisée pour diminuer le niveau de souffrance et améliorer la récupération. Les souris ont des enrichissements supplémentaires par rapport aux autres animaux de l'animalerie : grande roue et tunnels. La mise à mort sera précédée d’une analgésie et anesthésie profondes avec des antalgiques et anesthétiques très puissants.

Choix des espèces

Ce projet requiert l’utilisation de souris car nous comparerons ici l’évolution de la connexion thalamocorticale chez les individus sains et dans un modèle de souris transgénique de la maladie d’Alzheimer. D’autre part, l’utilisation de rats dans la procédure 4 nous permettra de comparer les résultats obtenus chez les souris dans la procédure 3 et les rats, permettant de soutenir le caractère translationnel entre espèces de nos résultats. Finalement, les stratégies de transduction virale sont largement utilisées chez les rongeurs ce qui nous permettra de comparer nos résultats avec ceux de la littérature. Les animaux seront utilisés à partir de 1 jour pour les injections puis ils seront sacrifiés entre 14 jours et 12 mois en fonction du groupe auquel ils seront assignés. En effet, ce projet vise à étudier l’évolution au cours développement jusqu’au vieillissement de la connectivité thalamocorticale chez des animaux sauvages et modèles murins de la maladie d’Alzheimer.

Anesthésiés, incisés au tibia, percés jusqu'à la moelle osseuse pour y recevoir une suspension de staphylocoques, puis recousus : 31 rats subissent des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Les deux tibias de chaque animal sont infectés, ce que le porteur compte comme un moyen de diviser par deux le nombre de rats utilisés. Trois jours après l'opération, une seconde anesthésie sert à injecter dans le foyer infectieux un nanogel chargé de daptomycine, testé contre une souche résistante à la méticilline. Tous les rats sont tués pour mesurer la charge bactérienne restée dans le tibia.

Objectifs

Les infections ostéoarticulaires sont des infections qui touchent les os et/ou les articulations. Ce sont des pathologies graves susceptibles d’entraîner un handicap très lourd et parfois de mettre en jeu le pronostic vital. Elles peuvent survenir chez les patients porteurs de prothèse articulaire ou de matériel (clou, plaque, vis…) mais aussi à la suite de traumatismes (fractures ouvertes sans matériel), engendrant des ostéites chroniques. Actuellement, les infections ostéoarticulaires sont le plus souvent dues à des bactérie nommées staphylocoques et sont traitées avec des antibiotiques. Cependant, l’antibiothérapie classique a montré ses limites pour diverses raisons : résistance des souches bactériennes, mauvaise diffusion des antibiotiques dans le tissu osseux, présence de matériel étranger (ex : prothèse) favorisant la formation de biofilm bactérien (lequel protège la bactérie de l’action des antibiotiques). Dans ce contexte, il est donc aujourd’hui nécessaire de trouver des solutions alternatives et/ou complémentaires aux antibiotiques, efficaces pour traiter ces infections. C’est dans cette optique que l’utilisation de vecteurs innovants, tels que les nanoparticules lipidiques, suscite un intérêt croissant. Ces systèmes de délivrance permettent d’encapsuler des antibiotiques et d’en améliorer les propriétés en étant capables par exemple de cibler les tissus infectés et de libérer progressivement l’antibiotique. Cette approche pourrait contourner certains obstacles majeurs rencontrés avec l’antibiothérapie classique, notamment en favorisant une meilleure pénétration dans les tissus osseux infectés, en améliorant la stabilité de l’antibiotique et en réduisant les concentrations nécessaires à son efficacité et donc les effets secondaires. L’objectif du projet sera d’évaluer l’efficacité thérapeutique de ces nanoparticules lipidiques chargées en antibiotique (nanogel) dans un modèle préclinique d’infection osseuse chez le rat.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à évaluer une nouvelle stratégie thérapeutique basée sur l’utilisation de nanoparticules lipidiques chargées en daptomycine pour le traitement des ostéites chroniques à Staphylococcus epidermidis. Les bénéfices attendus sont multiples. D’un point de vue scientifique, ce travail permettra de mieux comprendre l’impact de la vectorisation lipidique sur la distribution tissulaire de l’antibiotique, sa capacité à pénétrer les foyers infectieux osseux, et son efficacité face aux biofilms bactériens, connues pour leur forte résistance aux traitements conventionnels. Sur le plan médical, si cette approche se révèle efficace, elle pourrait constituer une avancée majeure dans la prise en charge des infections ostéoarticulaires chroniques, en particulier dans les contextes où l’antibiothérapie classique est insuffisante. À terme, cette stratégie innovante pourrait améliorer les taux de guérison, réduire la durée des traitements, limiter les effets secondaires systémiques, et contribuer à diminuer l’émergence de résistances bactériennes.

Procédures

- Les rats seront soumis à deux injections (5 secondes) d’un mélange anesthésique et d’un analgésique. - Un acte chirurgical de 10 min subit par l’animal sous anesthésie fixe. - Les rats seront de nouveaux soumis à deux injections (5 secondes) d’un mélange anesthésique et d’un analgésique puis à une injection locale du traitement de 10 secondes.

Impact sur les animaux

Les animaux seront exposés à plusieurs interventions susceptibles d’engendrer un stress ou une douleur. Le modèle vise à reproduire une ostéite chronique chez le rat, impliquant des manipulations chirurgicales et des anesthésies répétées. La première nuisance sera liée à l’administration du mélange anesthésique, entraînant un stress lié à la contention et à l’injection elle-même. La deuxième nuisance, plus significative, est liée à l’intervention chirurgicale initiale. Sous anesthésie générale, une incision cutanée sera réalisée de manière stérile au niveau du tibia proximal. Un forage osseux permettra d’inoculer la suspension bactérienne dans la cavité médullaire. L’incision sera refermée par deux à trois points de suture. Trois jours après cette première intervention, les animaux seront de nouveau anesthésiés pour l’administration du traitement directement au site infectieux. Cette deuxième anesthésie constitue une nuisance répétée, bien que transitoire, similaire à la première en termes de stress et de gestion post-anesthésique. Une nuisance également attendue est le développement de l’infection, une ostéomyélite localisée.

Devenir

Tous les animaux (31 rats) seront mis à mort afin d’évaluer la charge bactérienne dans le tibia tout au long de l’étude

Remplacement

Le recours à un modèle animal est justifié dans ce projet en raison de la complexité physiopathologique des infections ostéoarticulaires chroniques, qui impliquent des interactions dynamiques entre la bactérie, l’os, le système immunitaire de l’hôte, et la formation de biofilm. À ce jour, aucun modèle in vitro ou ex vivo ne permet de reproduire de manière fiable et intégrée ces mécanismes, en particulier dans un contexte infectieux osseux chronique mimant les conditions cliniques humaines. Des approches alternatives, telles que les cultures cellulaires restent insuffisantes pour évaluer la diffusion tissulaire d’un traitement, la réponse immunitaire de l’hôte, ou encore la tolérance systémique d’une thérapie in vivo.

Réduction

Cette étude a été construite de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux utilisé. Nos expériences passées nous permettent - de ne tester qu’un seul inoculum pour la mise en place de l’infection ostéoarticulaire, - D’infecter les deux tibias (reprise de la marche dans les jours qui suivent la chirurgie et du poids 7 jours après) et ainsi de réduire le nombre d’animaux. 4 animaux par jour d’autopsie (J3 (témoin seul) J7, J14 et J21) seront nécessaires pour évaluer la charge bactérienne au cours du temps et permettront une analyse statistique fiable. De plus, pour la phase « d’entrainement », seuls 3 animaux seront utilisés pour l’appréhension du geste technique de la pose du nanogel au site infectieux dans le tibia du rat.

Raffinement

Toutes les procédures expérimentales ont été conçues pour minimiser la douleur, le stress et la souffrance des animaux. Le protocole chirurgical a été optimisé au fil de nos travaux pour réduire l’invasivité et la durée des interventions. Une anesthésie générale associée à une analgésie préventive et post-opératoire sera systématiquement appliquée, en accord avec les recommandations vétérinaires. Les animaux seront hébergés dans des conditions adaptées à leur bien-être, avec un enrichissement du milieu (igloo, jeux) et une surveillance clinique quotidienne sera réalisée. Le suivi post-chirurgical d’une récupération de la mobilité de l’animal sera mis en place. Durant toute l’étude, la nourriture sera placée directement à l’intérieur des cages et des biberons au bec plus long seront également installés afin de faciliter l’accès aux animaux. Des critères d’arrêt prédéfinis permettront de retirer de l’étude tout animal présentant des signes de souffrance non contrôlée, conformément aux exigences réglementaires.

Choix des espèces

Le modèle animal préférentiellement utilisé dans la littérature dans ce type d’expérimentation est le rat. Des rats mâles adultes de 250-275 g correspondant à des tibias adultes seront nécessaires

Sensibilisés chaque semaine puis exposés quotidiennement pendant quarante-cinq jours à un produit qui provoque l'asthme, ou traités deux fois par un composé fibrosant, 4 800 souris et 4 800 rats subissent des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Les atteintes annoncées vont de la difficulté à respirer aux crachats de sang, en passant par la toux, la perte de poids et les œdèmes liés aux injections répétées. Chaque animal est ensuite tué pour prélèvement d'organes, après une mesure de fonction respiratoire qui immobilise les rats jusqu'à vingt-quatre heures. Le porteur annonce vingt candidats médicaments testés par an pendant cinq ans, sans nommer ni le produit sensibilisant, ni le composé fibrosant, ni les molécules évaluées.

Objectifs

Les maladies respiratoires chroniques sont des maladies qui affectent les voies aériennes (trachée, bronches) et les poumons. Parmi les plus courantes, on retrouve l'asthme, la BPCO (bronchopneumopathie chronique obstructive) le cancer du poumon, les infections virales (grippe, COVID-19) la mucoviscidose, les maladies pulmonaires professionnelles (ex mésothéliome). L’asthme (population jeune) et la BPCO (population âgée), représentent un problème de santé publique majeur en France et dans le monde entier. Ce sont des maladies « civilisationnelles ». L’asthme sévère (10% des asthmes) qui limite fortement l’activité physique malgré un traitement bien conduit, n’a toujours pas de solution thérapeutique réellement efficace. Selon les dernières estimations, la BPCO sera la 4ème cause de mortalité en France en 2030. Aucun traitement curatif n’est disponible à ce jour. L’objectif de notre projet est de mettre en place des modèles expérimentaux de pathologies pulmonaires chez les rongeurs, afin de tester de nouvelles stratégies thérapeutiques et des approches technologiques innovants. Les pathologies pulmonaires sont des maladies complexes, qui ne peuvent être étudiée de façon complète que sur des animaux entiers avec leur physiologie et leur système immunitaire. Pour l'instant, il n'est pas possible de prouver l'efficacité des médicaments en utilisant seulement des methodes alternatives à l'expérimentation animale.

Bénéfices attendus

Le but de notre étude est de quantifier l’effet de candidats médicaments par des traitements aigues ou chroniques, afin de valider de nouvelles stratégies thérapeutiques et des approches technologiques innovants pour les pathologies pulmonaires, notamment l’asthme et la fibrose pulmonaire. Nous estimons de tester 20 candidats médicaments par an, donc 100 médicaments pourront être testés sur 5 ans. Cela permettra, à moyen ou long terme, d’identifier de nouveaux médicaments plus satisfaisants pour soigner les patients touchés par ces graves pathologies.

Procédures

Pour le modèle d’asthme chronique, les animaux seront traités par une combinaison de 2 produits sensibilisant, 1 fois par semaine pendant 3 semaines. Ensuite, les animaux seront soumis à une administration pulmonaire quotidienne d’un produit sensibilisant pendant 30 minutes/jour et cela pendant 45 jours. Dans le même temps, les animaux seront traités (3 fois par semaine pendant 6 semaines) avec le candidat médicament. Un prélèvement de sang sera realisé 1 fois par semaine, pour un total de 7 prélévements. La durée de chaque prélèvement de sang sera de 5 minutes. Lors du premier et du dernier jour de traitement avec le candidat médicament, la fonction respiratoire sera analysée à l’aide d'appareils spécifiques (chez la souris pendant 60 minutes; chez le rat pendant 24 heures maximum), puis l’animal sera mis à mort. Pour le modèle de fibrose pulmonaire, la fonction pulmonaire sera analysée, lors du premier et du dernier jour de traitement avec le candidat médicament, à l’aide d'appareils spécifiques (chez la souris pendant 60 minutes; chez le rat pendant 24 heures maximum). La pathologie respiratoire sera induite par 2 administrations d'un produit chimique connu pour induire la fibrose chez l'homme et les animaux. Ensuite à partir du septième jour après la dernière administration du produit fibrosant, les animaux seront traités avec les candidats médicament 1 fois par jour pendant 21 jours. Pendant ce temps, 5 prélèvements de sang seront réalisés. La durée de chaque prélèvement de sang sera de 5 minutes. Par la suite, les animaux seront mis à mort. Pour le modèle de toxicologie, les produits à tester seront administrés par voie pulmonaire pendant 30 minutes pendant 1 jour, 3 jours ou 9 jours, ensuite les animaux seront mis à mort. Deux prélèvements de sang seront effectués pour chaque groupe expérimental. La durée de chaque prélèvement de sang sera de 5 minutes.

Impact sur les animaux

Les animaux seront sujets aux nuisances typiques des pathologies pulmonaires : réponse inflammatoire étendue, un dépôt de collagène et un épaississement des muscles lisses des voies respiratoires similaires aux pathologies observées chez l’Homme. D’autres nuisances probables seront la difficulté à respirer, des « crachats » de sang, une toux, des éternuements, la perte de poids, de l’inconfort ou une irritation de la gorge dû aux gavages et des problèmes d’irritation ou d’inflammation aux niveaux des yeux/joues à cause des prélèvements de sang et enfin du stress et de la douleur liée à la pathologie. Les animaux pourraient développer des œdèmes à cause des administrations sous-cutanée, intrapéritonéal, intramusculaire et prélèvement de sang submandibulaire. Ils pourront aussi développer l’addition des mauvais signes clinique, tel que : poil hérissé, vibrisse en touffe, léthargie.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort pour prélèvement/analyses d’organes.

Remplacement

Bien que nous menions en parallèle des études sur des cellules humaines épithéliales de l’appareil respiratoire en co-culture avec des fibroblastes, l’asthme et la fibrose pulmonaire sont des pathologies complexes, qui ne peuvent être étudiée de façon complète que sur des animaux entiers avec leur physiologie et leur système immunitaire complet.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisés par groupe a été défini comme le nombre minimum nécessaire pour être en mesure de mettre en évidence une différence statistiquement significative sur les paramètres étudiés. Ainsi, il ressort que 12 animaux/groupe seront nécessaires, étant donné la variabilité interindividuelle. Le nombre de lots est déterminé en fonction du nombre des doses à tester pour chaque molécule

Raffinement

Tous les efforts seront mis en place afin de minimiser la douleur, l'angoisse et la souffrance animale. Les cages sont de type à ventilation individuelle en surpression et sont rangées sur portoirs ventilés. Les animaux seront hébergés 5-6 par cage (souris) ou 2-3 par cage (rats), en fonction de leur poids corporel et ainsi permettre aux animaux de pouvoir interagir et entretenir des liens sociaux avec leurs congénères, tout en gardant un espace suffisant. Des morceaux de coton, des igloos et des bâtonnets en bois seront intégrés dans les cages d'hébergement. Pendant la manipulation pour l’induction de la pathologie pulmonaire, les animaux sont maintenus sur des tapis chauffants en condition d’anesthésie gazeuse. Ensuite après l’anesthésie et pendant la phase expérimentale, les animaux recevront quotidiennement un complément alimentaire hypercalorique et des graines de tournesol stériles, en plus de la nourriture standard pour rongeurs, afin de limiter la perte de poids. Des points limites ont été mis en place et seront appliqués.

Choix des espèces

Des modèles animaux d'asthme ont été développés chez la souris et le rat, car ils partagent de nombreuses caractéristiques de l'asthme allergique humain. Les principaux symptômes de l'asthme, tels que l'hyperréactivité et l'inflammation des voies respiratoires, peuvent être reproduits plus facilement chez le rat que chez la souris. De plus, la taille des rats permet de collecter de plus grandes quantités d'échantillons. Pour ces raisons, les modèles d'asthme chez le rat gagnent en importance. La reconnaissance du potentiel d'un produit chimique spécifique à induire une fibrose pulmonaire chez l'homme a conduit à son utilisation dans des modèles expérimentaux. Depuis quarante ans, elle constitue le modèle le plus fréquemment utilisé pour la fibrose pulmonaire expérimentale. Elle a été utilisée chez de nombreux animaux, notamment la souris, le rat, le cobaye, le hamster, le lapin, le chien et les primates, mais rats et souris sont les plus fréquemment utilisées. Le stade de développement utilisé sera animaux adultes, à partir de 8 semaines d'âge. En effet, les pathologies étudiées sont présentes principalement chez les adultes.

Rendues sourdes par une exposition sonore ou par chimiothérapie, opérées sous anesthésie générale, puis soumises chaque semaine à une heure de test auditif sous anesthésie, 14 880 souris et 1 200 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. S'y ajoutent des tests comportementaux deux fois par semaine, que le porteur ne nomme pas, et des administrations hebdomadaires par voie orale ou par injection. Le porteur annonce que la prise en charge garantit le bien-être des animaux non-humains dans la phrase même où il indique que tous seront anesthésiés puis tués, et décrit par ailleurs des récompenses alimentaires distribuées après chaque manipulation. Sur les 16 080 rongeurs, dix rats jugés en bonne santé et non utilisés dans les expériences pourront être proposés à l'adoption, les autres étant tués pour analyses.

Objectifs

466 millions de personnes souffrent de déficience auditive dans le monde (OMS, 2020). D’ici 2050, ce chiffre devrait s’élever à 900 millions. Les surdités et les pathologies de l’oreille interne représentent une problématique majeure de santé publique, en raison de leur fréquence et de leur impact sur la qualité de vie et l’inclusion sociale. Notre projet vise donc à développer des solutions innovantes pour restaurer les fonctions de l’oreille interne, en particulier l’audition. Pour cela, nous testons différentes approches thérapeutiques sur des modèles animaux (rongeurs), certains présentant des altérations génétiques ou acquises similaires à celles que l’on retrouve chez les patients en clinique. L’objectif final est d’identifier des traitements efficaces et sûrs, afin de les faire évoluer vers des essais cliniques et, à terme, améliorer la prise en charge des personnes souffrant de pertes auditives dans différents contextes.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à développer et affiner des modèles précliniques de surdité (congénitale, induite par le bruit ou par chimiothérapie) chez le rongeur (rats et souris), dans le but d’évaluer de nouvelles approches thérapeutiques destinées à restaurer l’audition, dans un contexte où les solutions actuellement proposées aux patients (appareils auditifs, implants cochléaires) restent imparfaites et ne permettent pas toujours une récupération satisfaisante des capacités auditives. Plusieurs bénéfices sont attendus à différentes échelles : A court terme : amélioration des connaissances fondamentales sur les mécanismes de la surdité dans différents contextes (génétiques, environnementaux, toxiques). A moyen terme : développement de modèles animaux robustes et transposables aux pathologies humaines, permettant une meilleure évaluation des traitements candidats. Long terme : Passage en phase clinique de certaines approches thérapeutiques testées avec succès en phase préclinique, pouvant aboutir à la restauration partielle ou totale de l’audition chez des patients atteints de surdité, améliorant ainsi leur qualité de vie, leur communication et leur inclusion sociale. Indirectement, ce projet contribue à la mise en place de méthodes expérimentales optimisées et éthiques, visant à réduire le nombre d'animaux nécessaires grâce à des modèles plus prédictifs et à l’intégration de marqueurs précoces d’efficacité et de toxicité. Ce projet se distingue par la diversité des modèles de surdité étudiés, couvrant plusieurs causalités majeures de cette pathologie. Il offre une plateforme préclinique complète et pertinente pour le développement de traitements innovants, en lien direct avec des applications cliniques concrètes. Il s’inscrit pleinement dans une logique de recherche relationnelle entre le laboratoire et le patient, avec un fort potentiel d’impact sociétal.

Procédures

LE PROJET COMPREND LES INTERVENTIONS SUIVANTES SUR DES RATS ET DES SOURIS : •CHIRURGIE SOUS ANESTHESIE GENERALE - DUREE MOYENNE DE 30 MINUTES - UNE FOIS PAR ANIMAL •TESTS AUDIOMETRIQUES SOUS ANESTHESIE GENERAL - DUREE DE 1 HEURE - UNE FOIS PAR SEMAINE •EXPOSITION SONORE SUR ANIMAUX VIGILES - DUREE DE 15 MINUTES - UNE FOIS PAR ANIMAL •TESTS COMPORTEMENTAUX SUR ANIMAUX VIGILES (APRES PERIODE D'HABITUATION) - DUREE DE 10 A 30 MINUTES - DEUX FOIS PAR SEMAINE •ADMINISTRATION DE SUBSTANCES PAR VOIE ORALE OU PAR INJECTION - DUREE DE 1 HEURE - UNE FOIS PAR SEMAINE

Impact sur les animaux

LES CHIRURGIES PEUVENT PROVOQUER DES DOULEURS PASSAGERES QUI SERONT SOIGNEES PAR LA PRISE D'ANTIDOULEURS. CERTAINS TRAITEMENTS, NOTAMMENT DE CHIMIOTHERAPIE, PEUVENT ENTRAINER DES EFFETS SECONDAIRES TEMPORAIRES COMME UNE PERTE DE POIDS, DES TROUBLES DIGESTIFS OU UNE BAISSE DE TEMPERATURES. LES TESTS AUDITIFS, LES OBSERVATIONS DU COMPORTEMENT, AINSI QUE CERTAINES MANIPULATIONS PEUVENT AUSSI CAUSER UN STRESS DE COURTE DUREE.

Devenir

A LA FIN DU PROJET, LA PRISE EN CHARGE DES ANIMAUX EST STRICTEMENT ENCADREE POUR GARANTIR LEUR BIEN-ETRE. TOUS LES ANIMAUX INCLUS DANS LES PROJETS SERONT ANESTHESIES PUIS EUTHANASIES SELON DES METHODES LEGALES ET ETHIQUES AFIN DE PERMETTRE DES ANALYSES SCIENTIFIQUES. LES ANIMAUX QUI NE PARTICIPENT PAS AUX EXPERIENCES POURRONT ETRE PROPOSES A L'ADOPTION APRES AVIS FAVORABLE DU VETERINAIRE DU A LA BONNE SANTE DE L'ANIMAL.

Remplacement

Bien que nous menions en parallèle des études in vitro sur des cellules de lignées humaines ou des organoïdes, nous ne pouvons pas remplacer le modèle animal car les composés doivent être testés sur des modèles entiers avec leur physiologie et les différents échanges inter-organes avant de passer en phase clinique.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisés par groupe a été défini grâce à des études pilotes dans un précédent projet comme le nombre minimum nécessaire pour être en mesure de mettre en évidence une différence sur les paramètres étudiés lors d’études. Un même animal peut être son propre contrôle lorsque cela est possible pour participer à la réduction du nombre d’animaux.

Raffinement

LES ANIMAUX SONT HABITUES PROGRESSIVEMENT AUX CHERCHEURS, AUX MANIPULATIONS ET AUX TESTS, SOUVENT AVEC DES PETITES RECOMPENSES ALIMENTAIRES. POUR FAVORISER LEUR BIEN-ETRE, LES CAGES SONT ENRICHIES D'ELEMENTS PERMETTANT DES INTERACTIONS SOCIALES, ET UNE AIRE DE JEUX A ETE CREEE POUR REFORMER DES GROUPES SOCIAUX SI NECESSAIRE. DES MESURES SPECIFIQUES SONT MISES EN PLACE POUR LIMITER LA DOULEUR ET LE STRESS : SUIVI ATTENTIF APR7S LES OPERATIONS, COMPLEMENTS ALIMENTAIRES, REHYDRATATION, CHAUFFAGE, APPORT EN OXYGENE ET TRAITEMENT DE LA DOULEUR. APRES CHAQUE MANIPULATION, LES ANIMAUX RECOIVENT EGALEMENT UNE RECOMPENSE.

Choix des espèces

LES RATS ET LES SOURIS ONT ETE CHOISIS CAR LEUR SYSTEME AUDITIF RESSEMBLE BEAUCOUP A CELUI DE L'ETRE HUMAIN. LES SOURIS PEUVENT AUSSI ETRE GENETIFQUEMENT ALTEREES, CE QUI PERMET DE REPRODUIRE CERTAINES FORMES DE SURDITE OU DE MALADIES PRESENTES CHEZ L'HOMME. LES TRAITEMENTS SONT TESTES DES LE PLUS JEUNE AGE POUR MIEUX COMPRENDRE LEUR EFFICACITE, MAIS AUSSI A L'AGE ADULTE POUR SIMULER DES PERTES D'AUDITION LIEES A L'EXPOSITION AU BRUIT OU A D'AUTRES CAUSES.