Rats

Tester les molécules candidates de clients contre l'inflammation liée à l'obésité : un laboratoire de recherche contractuelle va utiliser 600 souris et 300 rats dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les animaux sont d'abord rendus obèses par un régime hypercalorique prolongé, puis soumis à un à six jeûnes de deux à douze heures, jusqu'à six tests de tolérance au glucose ou à l'insuline de deux heures trente, des séjours de 72 à 120 heures seuls en cage de calorimétrie, des injections répétées du composé du client et des prélèvements sanguins. Le porteur ramène les nuisances de la surcharge pondérale à un "léger inconfort" pour la mobilité dans la cage, et indique que l'enrichissement peut varier "en concertation avec le souhait du client". Tous les animaux sont tués en fin de procédure pour prélever leurs organes et caractériser leur statut inflammatoire et métabolique terminal.

Objectifs

Le surpoids est défini comme une accumulation excessive de masse grasse dans l’organisme. L’obésité est une maladie chronique complexe définie comme une accumulation excessive de masse grasse pouvant altérer l’état de santé d’un individu. Actuellement, 2,5 milliards de personnes dans le monde sont atteintes de surpoids, dont plus de 800 millions sont obèses (OMS, 2022). La prévalence du surpoids ne cesse de croître depuis les dernières décennies et l’un des facteurs prépondérants de cette évolution est la surconsommation de régimes déséquilibrés, riches en graisses et en sucres. L’obésité s’accompagne d’une inflammation systémique constante et d’intensité faible voire modérée, dite de bas-bruit. Cet état inflammatoire chronique contribue à développer d’autres maladies, telles que le diabète, la stéatose hépatique et bien d’autres, et cause ainsi quelques millions de morts chaque année. Dans ce contexte, l’importance de contenir ce statut inflammatoire et surtout, de stimuler sa résolution, est capitale. L’administration prolongée de régime hypercalorique chez le rongeur est l’un des moyens les plus simples et les plus couramment utilisés pour modéliser le surpoids et l’obésité chez l’animal. En faisant varier la durée du régime ainsi que sa valeur calorique, ce modèle permettra de collecter et d’étayer des données cruciales sur les mécanismes inflammatoires cellulaires et moléculaires impliqués. Le premier objectif consiste donc à détenir au sein de notre laboratoire le modèle de surpoids/obésité induit par un régime hypercalorique. Notre laboratoire étant un organisme de recherche contractuelle, notre activité consiste à étudier le potentiel résolutif de molécules candidates dans différents contextes inflammatoires, ici dans l’obésité. Ainsi, l’objectif final de ce projet est de tester l’administration conjointe de molécules candidates dans la résolution de l’inflammation induite par le surpoids ; et ainsi contribuer à terme à réduire voire supprimer l’impact délétère de l’obésité à tous les niveaux ; humains, sociaux, sociétaux et économiques. De plus, l'ajout d'une méthode d’analyse métabolique nécessite une modification du projet initial autorisé sans ajout d’animaux, faite dans un 2eme EU. Le projet devient multisite : Cette APAFIS est une modification d’un projet autorisé.

Bénéfices attendus

Le modèle animal utilisé dans cette étude, largement décrit dans la littérature, est pertinent pour évaluer de nouveaux candidats médicaments dans le traitement des altérations induites par le surpoids/obésité. Plusieurs voies d’administration des molécules seront employées afin de couvrir au mieux les possibilités d’amélioration des symptômes inflammatoires du modèle. Le bénéfice global de ce projet réside dans l'objectif d’optimisation de la formulation et de l’efficacité de médicaments candidats pour réduire les altérations multiples dues au surpoids et à l’obésité.

Procédures

Dans le cadre de ce projet, les animaux pourront être soumis à : 1. 1 à 6 cessions de jeûne d’une durée de 2h à 12h sur la période diurne ou nocturne, espacées d’une semaine minimum. (EU0548 (Nouveau EU0775)_ EU 1/2) 2. Au maximum, 6 tests de tolérance au glucose et/ou à l’insuline (durée 2h30 environ). (EU0548 (Nouveau EU0775)_ EU 1/2) 3. Des mesures de composition corporelle, l’acquisition dure au maximum 2 minutes et cette mesure sera effectuée 1 à 5 fois au cours du protocole. (EU0549_EU 2/2) 4. Des expériences de calorimétrie : les souris seront isolées en cage individuelles entre 72h et 120h. Chaque animal sera soumis une seule fois à ce genre de procédure. (EU0549_EU 2/2) 5. Des administrations répétées du composé-client selon les modalités suivantes : Les modes d’administration possibles incluent l’alimentation, l’eau de boisson, le gavage, les injections intrapéritonéales, sous- cutanées, intravasculaires, intradermiques. Les modes d’administration considérés comme nuisibles incluent tous les modes d’injection. Ils dureront moins d’une minute par animal (saisie de l’animal, pesée de l’animal pour adapter la dose, puis administration de la substance). (EU0548 (Nouveau EU0775)_ EU 1/2) 6. Un prélèvement sanguin unique ou répété, précédé ou non d’un jeûne de 2 à 6h, suivi d’une semaine de récupération minimum sur souris vigile ou anesthésiée et sur rats anesthésiés, selon le volume prélevé. La durée d’un prélèvement sera de l’ordre d’une minute par animal; (EU0548 (Nouveau EU0775)_ EU 1/2)

Impact sur les animaux

Les trois principales nuisances attendues concernent la surcharge pondérale des animaux, la réalisation de prélèvements sanguins répétés sur la durée du protocole expérimental, l’administration répétée des molécules- clients à tester. Les modes d’administration considérés comme nuisibles incluent tous les types d’injection (intrapéritonéale, sous-cutanée, gavage, intradermique, intravasculaire). La surcharge pondérale pourra induire un léger inconfort chez les animaux, en comparaison avec des souris de poids normal, notamment pour leur mobilité au sein de la cage.

Devenir

Tous les animaux de la procédure seront mis à mort à l'issue des procédures afin de pouvoir procéder aux prélèvements d'organes et à la caractérisation du statut inflammatoire et métabolique terminal.

Remplacement

Lorsque ce sera possible, les composés de nos clients seront évalués sur culture cellulaire ou organe isolé en remplacement ou en complément des tests animaux afin de remplacer le nombre d'animaux impliqués dans ce protocole. Cependant, le remplacement complet de l'expérimentation animale par des essais in vitro n'est pas envisageable pour une étude portant sur le surpoids. Les modèles vitro ne permettent pas de réunir toute la complexité des interactions moléculaires et cellulaires de la physiopathologie d'un animal entier. De plus, les étapes de validation d'une molécule thérapeutique nécessite qu'elle soit testée chez l'animal avant de pouvoir passer à l'étape de validation suivante : l'Homme.

Réduction

La problématique de ce projet faisant intervenir la régulation métabolique et inflammatoire sur du moyen/long terme (semaines, mois), induit intrinsèquement une variabilité interindividuelle, qui nécessite d’être contrecarrée par la taille de nos groupes (n=12 souris / groupe expérimentaux). Le nombre de rats et de souris nécessaires a été défini ainsi pour pallier la diminution de la robustesse statistique lors de comparaisons multiples, en particulier sur des protocoles de plus courte durée. Nous avons également estimé cette nécessité sur la base d’estimations statistiques. D’autre part, si plusieurs prélèvements sanguins sont à réaliser, nous les réaliserions sur des animaux dédiés (6 et 6 au sein d’un même groupe) afin de respecter les volumes, les délais de récupération et limiter le nombre de gestes invasifs sur un même animal. Enfin, nous utiliserons en priorité (sauf exigence spécifique de la part de nos clients) des lignées consanguines, qui présentent un génotype contrôlé, ce qui réduit significativement la variabilité interindividuelle, et par conséquent, le nombre d'animaux nécessaires à l'étude. C’est la conjonction de tous ces éléments qui nous a conduit à considérer des groupes de 12 animaux maximum.

Raffinement

Leur environnement sera enrichi (igloo, carré de coton et buchette de manière systématique et quelle que soit la durée du protocole. Une boule en bois et/ou tunnel pourront être ajoutés, en concertation avec le souhait du client) afin de leur permettre de se distraire, d’éveiller leur curiosité et de réaliser un peu d’activité physique. Les animaux seront vus quotidiennement. En cas de signe de mal-être (défini dans la procédure), un suivi renforcé sera mis en place : l’animal sera pesé et des soins adaptés à son cas seront mis en œuvre. L’atteinte d’un point limite critique conduira à l’euthanasie de l’animal.

Choix des espèces

L'utilisation de rats et de souris se justifie, d'une part, par leur proximité avec l'Homme (mammifères). En effet, l'homologie entre les rongeurs et l'Homme facilite considérablement les procédés de modélisation des pathologies humaines et par conséquent, les interprétations qui en découlent. D'autre part, les performances de reproduction des rats et souris permet d'obtenir des effectifs exploitables en termes d'analyses statistiques, dans un délai relativement court et donc compatibles avec nos contraintes de production. Enfin, l'utilisation de rats et de souris comme modèle de surpoids/obésité est très largement documentée dans la littérature scientifique. Les animaux seront utilisés à l'âge adulte (à partir de 7 semaines), car toutes leurs fonctions biologiques sont alors matures. L'âge des animaux pourra exceptionnellement être inférieur à 7 semaines, si le client souhaite étudier les conséquences du surpoids/obésité juvénile sur l'âge adulte. Dans ce cas, le régime hypercalorique pourra débuter au plus tôt à l'âge de 3 semaines.

Opérés sous anesthésie générale pendant environ cinquante minutes pour recevoir des marqueurs directement dans le cerveau, 150 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués au terme d'une ponction de liquide cérébrospinal. Ils passent aussi par une contention en tube destinée à provoquer un stress, trois prélèvements sanguins, cinq injections sous-cutanées de BrdU, et un labyrinthe aquatique où ils nagent quatre fois par jour pendant neuf jours, à 3,5 mois puis à 8, 12 et 18 mois. Le projet cherche quelles molécules franchissent la barrière hémato-encéphalique en vieillissant, pour identifier des marqueurs précoces du déclin cognitif chez les personnes âgées. Les rats vieillissent jusqu'à dix-huit mois avec les tumeurs, l'alopécie et les plaies que le porteur anticipe, sous une grille de score où un total de 9 ou de 12 selon la période déclenche la mise à mort.

Objectifs

En vieillissant, notre mémoire peut souffrir, ce qui affecte notre bien-être et notre qualité de vie. Le vieillissement entraîne souvent une baisse progressive des capacités cognitives, mais l’intensité varie d'une personne à l'autre. Une partie du cerveau, l'hippocampe, est particulièrement touchée. Cependant, certaines personnes en vieillissant arrivent à maintenir une bonne mémoire, tandis que d'autres voient leur mémoire se dégrader de manière irréversible. Ce phénomène montre que le cerveau essaie de compenser cette perte en formant de nouveaux neurones, notamment dans l'hippocampe, grâce à un processus appelé neurogenèse. Ce processus est lié au stress et a été observé dans des tests chez les animaux, où une bonne neurogenèse favorisait de meilleures performances cognitives, comme la mémoire spatiale. Les nouveaux neurones formés dans l'hippocampe aident à préserver la mémoire pendant le vieillissement. Nous pensions que seuls les neurones étaient responsables des fonctions du cerveau, cependant nous avons émis l'hypothèse que la barrière hémato-encéphalique (BHE), une barrière entre le cerveau et le reste du corps, jouerait aussi un rôle important dans le déclin cognitif. Quand cette barrière augmente sa perméabilité, cela peut permettre à des éléments externes ou internes de perturber les processus neuro-cognitifs. C'est notamment le cas dans des maladies neurodégénératives, où la BHE devient plus perméable, laissant passer des substances qui déséquilibrent l'équilibre de la fonction cérébrale. Cela pourrait expliquer pourquoi les capacités cognitives des individus vieillissant se détériorent avec le temps. L’objectif de ce projet est de comprendre quelles molécules traversent cette barrière quand elle est perméable et comment cela affecte notre mémoire. Il permettrait également de déterminer des biomarqueurs précoces du vieillissement cognitif de manière à envisager des thérapies de préventions.

Bénéfices attendus

Ce projet est le premier à étudier comment les échanges de substances entre le sang et le cerveau changent avec le vieillissement. Il propose une approche nouvelle, car la recherche jusqu'ici s'est surtout concentrée sur l'idée que c'est l'activité des neurones qui cause le déclin cognitif lié à l'âge. Cette étude pourrait donc aider à mieux comprendre les mécanismes du vieillissement cérébral. En mesurant les substances contenues dans le sang des animaux vieillissants, nous espérons identifier des marqueurs qui pourraient indiquer la vulnérabilité cognitive des personnes âgées. Cela ouvrirait la voie à des traitements préventifs ou des recommandations alimentaires pour prévenir ou ralentir ce déclin cognitif.

Procédures

Six interventions seront réalisées sur les animaux pour les besoins de l’étude. Test de réaction au stress : À 2,5 mois, les animaux sont placés brièvement dans un petit tube, ce qui provoque un stress. Du sang est ensuite prélevé juste après, puis à 2 autres temps (30 et 120 minutes plus tard), pour mesurer leur réaction biologique au stress. Chirurgie pour l’injection intra-cérébrales : Une opération chirurgicale est réalisée sous anesthésie générale pour injecter des marqueurs directement dans le cerveau. Cette intervention dure environ 50 minutes. Injections de BrdU : Ce produit permet de repérer les nouveaux neurones. Il est injecté (en sous-cutanée) à plusieurs reprises (5 fois au total), directement sur l’animal éveillé. Chaque injection prend environ 4 minutes. Test du labyrinthe aquatique : Les animaux doivent apprendre à trouver une plateforme cachée dans une piscine. Ils s’entraînent pendant plusieurs jours, en nageant plusieurs fois par jour (4 essais par jour pendant 9 jours avec 90 secondes par essai espacés de 30 secondes, maximum 450s dans la piscine). Ce test permet d’évaluer leur mémoire et leur capacité d’apprentissage. Il est réalisé à 3,5 mois pour chaque lot, puis selon les lots, à 8, 12 et 18 mois. Un test final est aussi réalisé sans la plateforme, pour voir s’ils se souviennent de son emplacement. Prélèvement de sang : un prélèvement de sang est réalisé à la queue avant le deuxième test du labyrinthe aquatique. Cette intervention dure 3 minutes. Ponction du liquide cérébrospinal : une ponction de leur liquide cérébrospinal sous anesthésie profonde est réalisée pour étudier les substances qui sont retrouvées dans le cerveau. Cette intervention dure 10 minutes avec la mise à mort de l’animal à la fin de la ponction.

Impact sur les animaux

Comme pour tout projet impliquant des injections et des opérations précises sur le cerveau, certains effets secondaires peuvent apparaître, même si nous faisons très attention et suivons des procédures adaptées. Par exemple, il arrive, même si c’est rare, que les endroits où l’on fait les injections (dans le ventre ou sous la peau) ou les plaies liées à l’opération s’irritent. En plus, dans les deux jours qui suivent l’opération au niveau du cerveau, les animaux peuvent perdre un peu de poids (jusqu’à 5 % de leur poids de départ). C’est pour cela que nous les surveillons de près pendant les 3 jours qui suivent ces interventions, pour nous assurer qu’ils vont bien. De plus, les animaux sont susceptibles de souffrir des effets secondaires dus au vieillissement, comme par exemple une alopécie spontanée, un manque de toilettage dans le dos ou au niveau des yeux, l’apparition de tumeurs. Pendant cette période, la personne responsable du projet remplit une fiche de suivi de l’état de santé et du bien-être des animaux, à l’aide d’une grille d’évaluation et met en œuvre toute mesure compensatoire jugée utile et conservatoire.

Devenir

A l'issue de chaque procédure les animaux seront mis à mort pour permettre l'étude poussée du cerveau.

Remplacement

Dans ce projet, l'objectif est de comprendre comment le vieillissement affecte le métabolisme et la mémoire des animaux, et comment cela se relie à la création de nouvelles cellules nerveuses. Pour ce faire, on va tester leur comportement, puis analyser leurs capacités cognitives et leur cerveau dans un cadre global. C'est une approche qui nécessite d'étudier l'animal dans son ensemble, en observant comment son cerveau et son corps interagissent. Nous ne pouvons pas reproduire ça en laboratoire avec des cellules isolées ou des simulations sur ordinateur. De plus, pour avoir une vue complète de l'impact du vieillissement et de l'altération de la barrière hémato-encéphalique (BHE) — qui protège le cerveau — on doit utiliser un organisme entier. C'est pourquoi on ne peut pas se contenter de méthodes de remplacement comme les cultures cellulaires ou les modèles 3D.

Réduction

Ce projet vise à étudier les effets du vieillissement sur le cerveau à trois étapes de la vie : adulte (8 mois), milieu de vie (12 mois) et fin de vie (18 mois). Pour cela, trois lots d’animaux seront constitués, correspondant à ces âges. Dans chaque lot, les animaux seront répartis en un groupe contrôle de l’apprentissage et 2 groupes expérimentaux selon leurs performances à un test comportemental à 3,5 mois (groupe contrôle, groupe résilient et groupe vulnérable). Le nombre de rats a été estimé en tenant compte de nos données précédentes et des pertes possibles liées à l’âge (problèmes de santé, décès naturel) ou aux procédures expérimentales (comme des chirurgies). Pour garantir des résultats fiables, 50 rats seront utilisés par lot (6 rats contrôles, 22 rats résilients, 22 rats vulnérables), soit un total de 150 animaux. Ce nombre pourra être réduit si les différences entre les groupes sont plus marquées que prévu et sans nuire à la qualité scientifique de l’étude.

Raffinement

À leur arrivée, les rats seront placés par 2 dans des cages collectives, avec des nids faits de fibres de bois compressées pour réduire le stress et l'ennui. Les rats pesant plus d'1kg seront mis en cage individuelle. L'environnement sera contrôlé, avec une température et un taux d'humidité constants, et un cycle jour/nuit de 12 heures. Ils auront de la nourriture et de l'eau à volonté, et la litière ainsi que les enrichissements seront changés chaque semaine. Les rats seront observés tous les jours pour vérifier leur état de santé général et leur comportement, et manipulés une fois par semaine jusqu'à leur euthanasie. Leur poids sera vérifié tous les mois. Si une opération chirurgicale est réalisée, un suivi précis sera effectué pendant trois jours. Leur état sera noté sur une grille qui évalue différents critères comme la plaie chirurgicale, la perte de poids, l'hydratation, l'aspect général, la mobilité, et les signes de mal-être. Si un rat a un score élevé (12 ou plus), il sera euthanasié. Si son score est entre 0 et 5, il est considéré en bonne santé, entre 6 et 11 il nécessite des soins vétérinaires (par exemple, des médicaments contre la douleur), et si aucune amélioration n'est constatée après 48 heures, il sera euthanasié. Au fur et à mesure de leur vieillissement, les rats seront suivis chaque semaine avec la même grille. Si des maladies ou des problèmes apparaissent (comme des tumeurs ou des plaies nécessitant une chirurgie), le même suivi post-opératoire sera appliqué. Si aucune chirurgie n'est nécessaire, la grille sera utilisée sans la partie concernant les plaies. Un score de 9 ou plus entraînera l'euthanasie de l'animal, tandis qu'un score entre 0 et 3 indique une bonne santé, et entre 4 et 8, un état de détresse nécessitant une attention vétérinaire.

Choix des espèces

Le modèle utilisé dans ce projet est le rat (Sprague-Dawley). La complexité du système nerveux des mammifères et les comportements qu’il régit rend impossible leur reproduction in vitro ou chez des organismes d’une plus faible complexité neurophysiologique (e.g., invertébrés). Le rat est un modèle classiquement utilisé en neurosciences, notamment pour des études comportementales telles que celles réalisées auparavant au sein du laboratoire. De plus, la néo-neurogénèse hippocampique est un phénomène conservé au sein des mammifères, chez le rat, chez le singe et chez l’Homme. Enfin, cette étude vient compléter nos investigations menées depuis plus de 20 ans sur cette espèce, constituant une base de données importante (continuité et contrôle des résultats). Les rats seront réceptionnés à l’âge de 2,5 mois (10 semaines) afin d’être âgés de 3 mois (12 semaines) au moment des chirurgies stéréotaxiques. Ensuite, les études seront réalisées de 5 à 15 mois après les injections intracérébrales. Nous utiliserons ainsi des animaux adultes à différents stades de vieillissement : 3 mois - jeune adulte ; 8 mois - adulte ; 12 mois - milieu de vie ; 18 mois - fin de vie. Ces âges ont été choisis rendant possible une étude pseudo-longitudinale du rôle des néo-neurones nés à l’âge adulte dans l’apparition de déficits mnésiques.

Opérés puis intégrés à des études de toxicologie et de pharmacologie réglementaires, 2 400 rats, 320 ouistitis et tamarins, 250 chiens et 225 macaques à longue queue subissent des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Chacun reçoit par chirurgie un dispositif d'enregistrement de ses constantes ou un cathéter veineux, une opération de trente minutes à deux heures selon l'espèce, suivie d'un isolement pouvant aller jusqu'à vingt-quatre heures. Le porteur reconnaît des risques d'inflammation, d'infection et de douleurs opératoires et post-opératoires, et présente ces implants comme un moyen de réduire le stress des manipulations invasives qui viendront ensuite. Il indique que les lignes directrices ICH/EMA imposent deux espèces, un rongeur et un non-rongeur, et prévoit de recourir à des animaux juvéniles quand le produit vise des indications pédiatriques.

Objectifs

L’objectif du projet est de réaliser des chirurgies d’implantation de système de mesure, d’administration ou de prélèvements de différents paramètres physiologiques, produits d’études ou fluides biologiques. Ces systèmes sont nécessaires à la réalisation d’études de toxicologie et pharmacologie réglementaire suivant les lignes directrice ICH/EMA afin d’évaluer la sécurité, l’efficacité et la toxicité de candidats médicaments ou substances chimiques chez différentes espèces animales avant leur utilisation chez l’humain ou l’animal.

Bénéfices attendus

Ces chirurgies permettent de : - Faciliter et sécuriser le traitement des animaux et donc diminuer leur stress induit par des manipulations invasives répétées. - Faciliter les prélèvements de sang et limiter le nombre de site de prélèvement - Evaluer de manière fiable certains paramètres physiologiques comme la fréquence cardiaque, des bio-potentiels comme l’électroencéphalogramme, des températures comme la température corporelle ou l’activité motrice. - Collecter des données sur la sécurité, l’efficacité et/ou la toxicité, de candidats médicament avant administration chez l’Homme ou chez l’animal.

Procédures

Les animaux se verront implantés par chirurgie un système d'enregistrement des paramètres physiologies et/ou un système de cathétérisation veineuse afin de pouvoir administrer des molécules testés dans le cadre d'essais pré-cliniques de développement de médicaments. La pose de ces implants prends de 30 minutes à 2h, selon l'espèce. Si un prélèvement sanguin est nécessaire, il est fait vigile, en quelques minutes.

Impact sur les animaux

La chirurgie représente un risque de nuisance modérée pour les animaux. Les risques sont une inflammation ou un gonflement des zones de chirurgie, d’infection, de douleurs opératoires et post opératoire. L’isolement post opératoire, bien que limité à 24h maximum, représente aussi une source de stress pour les animaux.

Devenir

Les procédures décrites dans ce projet permettront d'intégrer les animaux dans des projets de toxicologie et pharmacologie pré-cliniques dans le cadre du développement de médicaments. Cette intégration se fait dans le cadre d'une utilisation continue des animaux sur des projets liés à la même question scientifique.

Remplacement

Les chirurgies préparatoires menées dans le cadre de ce projet permettent la réalisation d’études règlementaires évaluant l’efficacité, la sécurité et la toxicité de candidats médicament ou de substances chimiques en vue de leur mise sur le marché. Ces études réglementaires sont des prérequis aux essais cliniques de phase I, II et III et sont réalisées en suivant des guidelines nationales et internationales (ICH/EMA). Selon ces guidelines, ces études doivent être effectuées sur des modèles animaux, il n’est donc pas possible actuellement de remplacer les modèles in vivo par des modèles in vitro ou in silico.

Réduction

Une fois les animaux implantés ils participent à plusieurs études, ce qui permet d’en réduire le nombre nécessaire. De plus, pour les études réglementaires le nombre d’animaux est réduit au minimum pour permettre la détection d’effet indésirables/toxicologique/pharmacologique en accord avec les lignes directrices ICH/EMA.

Raffinement

Afin de réduire les nuisances liées à la chirurgie, un protocole anesthésie/analgésie est avec une prémédication (qui permet de rendre plus rapide et plus stable l’anesthésie et d’apporter une analgésie), une application d’anesthésique locale avant l’incision et générale en fin de chirurgie et une anesthésie générale gazeuse avec inhalation d’isoflurane sont mis en place pour permettre une chirurgie et un réveil rapide et sans douleur. Le suivi post-opératoire sera quotidien, et inclus l’administration d’analgésie injectable et/ou par voie orale systématiquement durant 2 à 3 jours. Des points limites ont été définies afin de mettre en place des actions correctives afin d'éviter tout souffrance.

Choix des espèces

Toutes les espèces retenues pour ce projet sont des espèces reconnues pour leur aptitude à prédire les effets pharmacologiques, indésirables et/ou toxiques de candidats médicament ou substances chimiques. Les lignes directrices requièrent deux espèces (rongeurs et non rongeurs) selon la nature du produit à tester (molécule chimique de synthèse, peptide, protéine, anticorps monoclonal ou produit de thérapie génique ou cellulaire). Ce projet utilise des rongeurs à partir de 6 semaines, des chiens à partir de 6 mois, des macaques à partir de 2 ans et des marmousets à partir d’un an. Exceptionnellement, ce projet pourra être menées sur des animaux juvéniles pour des produits à visée pédiatrique afin de révéler des effets toxiques dépendant de l’âge (retard de croissance, effet sur la maturation sexuelle, effet toxique lié à l’immaturité de certaines fonctions physiologiques). La ligne directrice suivie est : “guideline on the need for non-clinical testing in juvenile animals of pharmaceuticals for paediatric indications - EMEA/CHMP/SWP/169215/2005”.

Une chirurgie crânienne de deux heures, l'implantation d'un dispositif d'enregistrement, puis cent jours d'isolement et soixante-sept jours consécutifs de restriction alimentaire : 1 488 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués pour prélever le cerveau. Les tests de compulsion associent une récompense sucrée à des stimulus électriques, jusqu'à quatre-vingts sessions d'une heure par animal. L'objet déclaré est de comprendre pourquoi certaines personnes résistent mal aux aliments sucrés, et de tester si la modification d'un gène du système endocannabinoïde prévient ou corrige ce comportement chez le rat. Le porteur ramène la justification de ces 1 488 rats à un calcul statistique dont il ne donne ni les paramètres ni les tailles de groupes.

Objectifs

Ce projet cherche à mieux comprendre pourquoi certaines personnes ont du mal à résister à manger des aliments très sucrés, même si cela peut être mauvais pour leur santé (comme l’obésité ou le diabète). Ce comportement ressemble parfois à une addiction, un peu comme avec la drogue, où la personne continue même si elle sait que c’est mauvais. Nous souhaitons observer ce qui se passe dans le cerveau quand un animal mange de façon compulsive (c’est-à-dire sans pouvoir s’arrêter), pour cela nous nous concentrerons sur deux parties du cerveau : le striatum et le cortex insulaire. D’abord, nous mettrons en place un système pour enregistrer l’activité des neurones dans ces zones. Cela permettra de voir comment le cerveau réagit quand l’animal mange trop de sucre. Ensuite, nous regarderons si l’activité de ces neurones change quand l’animal commence à avoir un comportement compulsif. Cela nous aidera à mieux comprendre ce lien entre le cerveau et le comportement. Dans les étapes suivantes, nous étudierons un gène particulier lié à un récepteur appelé endocannabinoïde, par deux approches : 1.Prévenir la compulsion en modifiant ce gène avant que le comportement apparaisse, pour voir si cela peut empêcher le problème. 2.Soigner en modifiant le gène après que la compulsion soit installée, pour voir si cela peut réduire ou faire disparaître le comportement. Au total, il y a donc quatre étapes dans ce projet : • Les deux premières servent à observer et comprendre le fonctionnement du cerveau. • Les deux dernières testent des solutions pour prévenir ou soigner le comportement compulsif chez l’animal. Grâce à ce travail, nous espérons mieux comprendre le rôle du cerveau et de certains gènes dans la compulsion alimentaire, et évaluer l’efficacité de certaines stratégies pour réduire cette compulsion.

Bénéfices attendus

Cette recherche vise à mieux comprendre ce qui se passe dans le cerveau lorsqu’on mange de façon compulsive (c’est-à-dire sans pouvoir s’arrêter), en étudiant deux zones importantes du cerveau : le striatum et le cortex insulaire, qui jouent un rôle dans ce type de comportement. Nous nous intéressons également à un gène du système des endocannabinoïdes qui est un système qui influence l’appétit et le plaisir. En changeant l’activité de ce gène chez des animaux, nous observeront comment cela modifie le fonctionnement du cerveau et le comportement alimentaire. - À court terme, cette étude permet de mieux comprendre comment fonctionne le cerveau dans les cas de compulsion alimentaire. Ce savoir est très utile pour faire avancer la recherche scientifique. - À moyen et long terme, ces découvertes pourraient aider à créer des traitements pour les personnes qui souffrent de troubles alimentaires, en ciblant plus précisément les zones ou mécanismes du cerveau impliqués. Mais il faut bien comprendre que cette étude est encore préliminaire : elle est faite sur des animaux, donc on ne peut pas encore utiliser les résultats directement chez l’humain. Le but est d’abord de poser les bases pour de futures recherches qui, elles, pourraient aboutir à des traitements pour les humains.

Procédures

Sur animaux anesthésiés : - chirurgie crâniale pour injections pour moduler l'activité neuronale et implantation du dispositif d’enregistrement de l’activité des neurones : 1 fois (2 heures par animal, pour 848rats). - chirurgie crâniale pour injections pour moduler l’expression d’un gène : 1 fois (2 heures par animal, pour 640rats) Sur animaux vigiles : - 40 sessions de mesure de compulsion (1 session / jour, 60minutes/session, pour 640rats) - 80 sessions de mesure de compulsion (1 session / jour, 60minutes/session, pour 320rats) - enregistrement de l’activité cérébrale (6 sessions maximum, 1 session / jour, 60minutes/session pour 848 rats)

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues pour ce projet sont : -Chirurgies : inconfort au réveil (maximum 2 heures), et douleur postopératoire minorée par des antalgiques (pendant 2 jours) -Dispositif de mesure de l’activité cérébrale : gène légère pendant 100 jours maximum - Isolement nécessaire dès lors que l’animal est équipé avec le dispositif de mesure de l’activité cérébrale : cause un stress modéré pendant 100 jours maximum. -Restriction alimentaire nécessaire pour l’induction et la mesure de la compulsion : léger stress pendant les 3 premiers jours de la restriction alimentaire (la restriction dure pendant 67 jours consécutifs) -Les tests de compulsion sur animal vigile avec stimulus électriques induisent un stress modéré (20 secondes de stimulus cumulé par session de 60 minutes, pendant 20 sessions).

Devenir

Tous les animaux, à l’issue des procédures seront mis à mort afin de prélever le cerveau pour des études moléculaires.

Remplacement

Ce type de recherche, visant à comprendre les mécanismes comportementaux et neurobiologiques impliqués dans la compulsion à consommer de la nourriture sucrée peut-être uniquement menée sur un animal vivant. En effet, l’étude du comportement nécessite la présence de réseaux neuronaux intacts et fonctionnels qui sont uniquement accessibles dans des modèles d’animaux intègres et donc vivants. Après vérification, il n’a pas été trouvé de test in vitro ou in silico permettant d’effectuer cette recherche et il n’est donc pas envisageable d’utiliser des méthodes de substitution à l’animal entier.

Réduction

Dans cette étude, nous faisons tout pour utiliser le moins d’animaux possible tout en obtenant des résultats fiables. Nous adoptons une démarche par étape avec la réussite d’une étape qui conditionne la réalisation de la suivante. Ainsi le nombre d’animaux indiqué est donc un maximum. Nous utilisation un calcul avec une méthode statistique pour déterminer le nombre d'animaux à utiliser par lot permettant l'obtention de résultats robustes malgré la variabilité biologique.

Raffinement

Le bien-être des animaux est pris en compte à chaque étape par une surveillance régulière de l’état de santé des animaux (alimentation, apparence, comportement) et des actions seront mises en place en cas de problème(s) observé(s), avec la mise en place d’une grille de score, l’utilisation de points limites adaptés, gradés, précis et spécifiques, d’un arbre décisionnel et de critères d’intervention et d’arrêt de souffrance suffisamment précoces. Un animal atteignant un des points limites définis nécessitant une intervention est pris en charge sans délai. Les procédures débuteront après une période d’acclimatation à l’animalerie de 10 jours minimum. Lors des chirurgies un recours à une anesthésie générale, additionnée d’une anesthésie locale en présence d’antalgiques, ainsi que d’un maintien de la température par tapis chauffant sera effectué. Un traitement antalgique sera poursuivi en postopératoire durant 48heures, soit une couverture totale de 72 heures. Une semaine avant les enregistrements de l'activité neuronale, les rats seront connectés par la fibre optique dans une cage opérante pendant 5-10 minutes / jour pour une habituation.

Choix des espèces

Le rat est l’animal le plus utilisé pour l’étude de l’addiction et de la compulsion dans les modèles animaux.En effet, les rats montrent des comportements compulsifs vis-à-vis des récompenses similaires à ceux de l’humain. Nous utiliserons des rats avec un niveau de consanguinité limité ce qui permet une certaine variabilité génétique entre les individus pour un meilleur reflet de ce que l’on trouve chez l’humain. Dans cette étude, nous utiliserons des rats « jeunes adultes » de 7-8 semaines au début du projet afin de limiter le risque de variabilité qui pourrait être lié à l’utilisation de rats en phase d’adolescence (juvéniles).

Une perte de poids supérieure à 15 pour cent, des troubles neurologiques persistant plus de 48 heures ou un refus de boire au-delà de 24 heures déclenchent la mise à mort. 240 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue pour prélever le cerveau. Chacun subit une heure de chirurgie pour provoquer une ischémie cérébrale, une injection dans la carotide et deux séances d'imagerie, 120 d'entre eux passant en plus des tests de marche spontanée, de latéralisation et de mémoire à court terme. Le porteur annonce une récupération complète de l'état général en une semaine et attend de cette combinaison de vésicules extracellulaires et d'une molécule mimétique un impact socioéconomique très important.

Objectifs

Dans le cadre de développement de traitements permettant de protéger et/ou réparer le cerveau après un AVC, ce projet a pour but dd’évaluer une nouvelle thérapie combinant les vésicules extracellulaires (VE) et un traitement moléculaire mimétique des héparanes sulfates, à la suite d’une ischémie cérébrale chez le rat. Les effets bénéfiques des VE et du traitement moléculaire, administrés séparément, ont déjà été montrés dans des modèles in vitro et in vivo, y compris dans notre laboratoire. Les VE seront issues des cellules souches mésenchymateuses (CSM) humaines préalablement traités ou non par le traitement moléculaire.

Bénéfices attendus

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent un problème majeur de santé public. Ils représentent la 2ème cause de mortalité et la 1ère cause d’handicap chez l’adulte. Plusieurs facteurs de risque favorisent le déclenchement de cette pathologie dont l'hypertension artérielle chronique qui est le facteur de risque le plus important. Dans les AVC de types ischémiques, la thrombolyse et la thrombectomie mécanique sont les seules interventions approuvées par les autorités de santé. Cependant, ces interventions ne sont applicables que chez une minorité de patients. Aussi, il est crucial de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les AVC. Dans ce contexte, notre projet devrait permettre le développement d’une nouvelle intervention thérapeutique associant les VE et le traitement moléculaire pour protéger et réparer le cerveau et améliorer la récupération neurologique après un AVC. L’impact socioéconomique d’un tel développement sera très important.

Procédures

Les animaux sont soumis à plusieurs types d’interventions : - Chirurgie (induction de l’AVC sous anesthésie générale) : 1 heure maximum par animal, réalisée une seule fois sur chaque animal, les 240 animaux sont concernés. - Injection intra-carotidienne (animal anesthésié) : 1 fois (1 h après l’induction de l’AVC) ; 5 min maximum par animal, les 240 animaux sont concernés - Séances d’imagerie cérébrale : réalisées sous anesthésie générale pour visualiser l’ischémie. Il s’agit de deux séances (à 24h et 14 jours après ischémie) d’une durée maximum de 10-15min par rat. 240 animaux sont concernés. - Evaluations comportementales : les tests de comportement réalisés ont pour but l’évaluation de l’état général de l’animal (la marche spontanée, fonctionnement de différents membres …), la latéralisation après ischémie, la mémoire à court terme ainsi que la composante spatiale de la mémoire à court terme. De plus, le dysfonctionnement sensorimoteur et l’asymétrie motrice seront évalués. La durée minimale est de 10min jusqu’à 30min. 120 rats sont concernés. L’objectif est de quantifier les déficits moteurs et la récupération fonctionnelle. - Chirurgie sans réveil pour prélèvement du cerveau : sous anesthésie profonde précédée d’une couverture antalgique administrée 30 min auparavant. La durée est de 15-20 min par rat. 240 rats sont concernés.

Impact sur les animaux

Dans le modèle d’ischémie, les nuisances attendues sont directement liées à l’induction de l’ischémie et aux manipulations associées. L’anesthésie générale préalable, induite par l’isoflurane, est considéré comme nuisance légère. L’occlusion temporaire d’une artère cérébrale entraîne des déficits neurologiques transitoires (hypoactivité, troubles locomoteurs) et une perte de poids d’environ 15 % pendant les 3 à 4 jours suivants, qualifiés de nuisances modérées. Ces altérations sont généralement réversibles, avec une récupération complète de l’état général en une semaine. La procédure se termine par une mise à mort sous anesthésie profonde, sans nuisance perçue. Toutes ces nuisances seront prises en compte dans la définition des points limites.

Devenir

A la fin de chaque procédure, les animaux sont mis à mort dans le but de récupérer les cerveaux pour des analyses en post-mortem.

Remplacement

L’AVC, une pathologie complexe, fait intervenir différents acteurs moléculaires et cellulaires (y compris neurones, les cellules gliales et les cellules endothéliales). Bien que des tests aient déjà été réalisés sur des modèles cellulaires in vitro, pour l’instant, il n’existe aucun modèle de substitution qui permet de mimer, dans sa complexité, la physiopathologie de l’AVC.

Réduction

L’utilisation des méthodes d’investigation non invasives telles que l’imagerie par IRM et les tests de comportements se conforme à la réglementation en vigueur dans le respect de la réduction du nombre d’animaux. Celles-ci permettent de suivre l’évolution de l’AVC à différents temps sans nécessité d’euthanasier plusieurs animaux à chacun de ces temps. Chaque animal est dans ce cas son propre contrôle ce qui permet de réduire le nombre d’animaux nécessaires pour l’étude. Dans le but de pouvoir réaliser des tests statistiques, l’estimation du nombre d’animaux par groupe est basée sur les données de nos études antérieures chez le rat et la réalisation d’un test de puissance statistique. Ces simulations ont permis de mettre en évidence un nombre minimum de 37 animaux par groupe pour obtenir une différence significative. En raison d’une certaine variabilité observée sur les différents modèles d’ischémie cérébrale ainsi que les tests comportements au sien de l’équipe, nous estimons que le nombre d’animaux doit être augmenté à 40 animaux par groupe. Ce nombre de 40 animaux est cependant un nombre maximum et pourra être revu à la baisse durant l’étude. Les résultats de la première cohorte nous permettront de réaliser des statistiques séquentielles et ainsi de décider du nombre d’animaux à inclure dans la deuxième cohorte pour obtenir des résultats significatifs et ainsi de réduire le nombre d’animaux au total.

Raffinement

Dès leur arrivée, les animaux seront mis en groupe sociaux (2 rats par cage) dans des cages standards répondant aux normes en vigueur. Ils auront un temps d’adaptation avant toute expérimentation. Ils bénéficieront également d’enrichissement via des stimulations sensorielles par différents objets disposés dans les cages afin de favoriser l’exploration et le bien-être. Tout au long du protocole, un personnel compétent surveillera les animaux afin de déterminer leur état (poids, apparence physique) et la mise en place, si nécessaire, de mesures afin d’améliorer le bien-être animal. Cette évaluation sera réalisée quotidiennement pendant la première semaine après ischémie ensuite 2 fois par semaine durant le reste du protocole. Enfin, les différents protocoles ont été pensés de manière à limiter la souffrance animale par l’administration d’agents analgésiques et anesthésiques appropriées et par le choix de points limites cohérents. En cas de dégradation de l’état général, un arbre décisionnel sera appliqué : -Observation d’un signe léger à modéré : surveillance renforcée, environnement adapté, administration d’analgésique si nécessaire -Persistance ou aggravation malgré les soins : évaluation par une personne compétente ou le vétérinaire -Atteinte d’un ou plusieurs critères d’arrêt (points limites) : mise à mort sous anesthésie profonde suivi d’une mise à mort. Les critères d’arrêt incluent : perte de poids supérieure à 15%, troubles neurologiques sévères persistants (> 48h sans amélioration), refus de s’alimenter ou boire > 24h, souffrance non soulagée malgré les soins. L’ensemble des protocoles est conçu pour minimiser les douleurs, grâce à l’utilisation d’analgésiques adaptés, ainsi qu’une réflexion préalable sur la limitation des nuisances liées aux interventions.

Choix des espèces

Le rat est l’espèce animale qui a été la plus étudiée dans le domaine de l’ischémie cérébrale : les modèles d’ischémie focale sont bien connus et de nombreux mécanismes de cette pathologie ainsi que des essais de neuroprotection ont ainsi été étudiés chez cette espèce animale. En effet, l’anatomie ainsi que la circulation cérébrale sanguine du rat sont bien décrites et, par ses grands traits, semblables à celles de l’Homme. De plus, cette espèce se prête facilement à l’étude fine des capacités sensorimotrices et cognitives par l’intermédiaire de tests comportementaux appropriés. L’ensemble des connaissances et des acquis dont nous disposons au laboratoire et dans la littérature rend cette espèce particulièrement intéressante pour l’étude de l’ischémie cérébrale. Les animaux utilisés ont un poids d’environ 250-350 g, âgés de 7-8 semaines au début du protocole, ce qui correspond à la maturité cérébrale adulte. Nous effectuerons notre modèle sur des adultes pour comparer les données obtenues avec la majorité des données déjà disponibles sur les modèles d’AVC chez le rat. De plus, chez l’Homme, les AVC surviennent très majoritairement chez l’adulte.

Pour reproduire l'amblyopie, une paupière est suturée en quatre points chez des ratons avant l'ouverture de leurs yeux, entre le douzième et le vingt-deuxième jour de vie. 144 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués pour prélever le tissu cérébral, dont neuf en chirurgie terminale sans réveil ajoutée par cette version modifiée du projet. L'intervention dure dix minutes, après quoi les ratons sont rendus à leur mère. Le porteur annonce une surveillance quotidienne du risque d'infection, d'arrachement des points de suture et d'isolement, l'animal touché étant écarté du lot et tué immédiatement.

Objectifs

Notre équipe a le projet de décrypter les mécanismes de plasticité neuronale mis en jeu dans l’amblyopie, une pathologie dont la conséquence première est une vision anormale. Elle est l’une des principales causes de malvoyance qui touche 2 à 5 % de la population mondiale. Ce n’est pas une maladie de l’œil, le récepteur visuel étant normal mais du système nerveux intégrateur. L’acuité visuelle à la naissance est faible à cause de l’immaturité du système nerveux visuel. Pendant une période de forte plasticité neuronale chez le petit enfant, des différences de réfraction, d’alignement entre les deux yeux ou une opacité d’un œil amènent à un défaut d’intégration des signaux neuronaux provenant de l’œil faible. Le traitement, seulement possible avant 6-7 ans, se fait d'abord en corrigeant le défaut visuel, puis en rééduquant l’œil amblyope par pénalisation de l’œil dominant. Ce projet propose de déterminer les mécanismes moléculaires et cellulaires de la plasticité cérébrale au cours du développement des neurones du corps genouillé lateral dorsal (dLGN), premiers relais thalamiques de la stimulation visuelle en mimant l’amblyopie sur le rat Long Evans par suture d’une paupière avant l’ouverture des yeux. MODIFICATION DE PROJET INITIAL SANS AJOUT D’ANIMAUX CAR NECESSITE D’UNE CHIRURGIE TERMINALE POUR LA PREPARATION ET LA COLLECTE D’ORGANE EN VUE D’ANALYSE POST MORTEM.

Bénéfices attendus

L’amblyopie est un déficit visuel fonctionnel chez l’humain qui, s’il n’est pas traité dans une période de temps limité avant 6-7 ans, est irréversible. C’est la principale cause de malvoyance qui touche 2 à 5 % de la population mondiale. Le but de ce travail est d’identifier les mécanismes neuronaux à l’origine de la perte de réponse du cortex cérébral aux stimuli visuels dans l’objectif d’allonger la fenêtre thérapeutique au-delà de l’enfance.

Procédures

Suture de la paupière (4 points de sutures) sur un matelas chauffant sous anesthésie profonde associée à une analgésie locale oculaire. Après le réveil les ratons sont remis à la mère . Durée totale de l’intervention : 10 minutes. CHIRURGIE SANS REVEIL POUR PRELEVEMENT D’ORGANE SOUS ANESTHESIE PROFONDE ET ANALGESIE LOCALE ET GENERALE POUR 9 ANIMAUX PARMI LES 144 DU PROJET.

Impact sur les animaux

Suite à la procédure de privation visuelle monoculaire par suture palpébrale, l’apparition d’effets indésirables sera contrôlée quotidiennement, en particulier : - risque d’infection au niveau des points de suture - risque d’arrachement des points de suture - risque comportemental (isolement, perte de mobilité).

Devenir

Euthanasie préalable au prélèvement du tissu cérébral sur lequel seront réalisées les expérimentations.

Remplacement

L’utilisation d’animaux à des fins scientifiques est indispensable dans le cadre de ce projet dans la mesure où il est nécessaire de priver le système nerveux d’entrées sensorielles au cours du développement. L’utilisation de culture de neurones est donc naturellement exclue.

Réduction

La réduction du nombre d’animaux sera faite -Grâce à l’utilisation de rat des 2 sexes. - En multipliant le nombre d’expérimentateurs qui travaillent en parallèle sur le cerveau d’un rat sacrifié pour les mesures des phénomènes électriques des neurones, leur durée de survie étant limitée. -En miniaturisant le matériel cellulaire à prélever pour les analyses biochimiques grâce à l’utilisation de technologies de dernière génération de grande sensibilité. -En maintenant une formation régulière du personnel sur les techniques de sutures de paupières par les praticiens hospitaliers de notre laboratoire

Raffinement

Suture de la paupière (4 points de sutures) sur un matelas chauffant sous anesthésie profonde associée à une analgésie locale oculaire. Après le réveil les ratons sont remis à la mère en vérifiant que celle-ci les reprend bien en charge. Ils sont ensuite surveillés quotidiennement par un personnel expérimenté. En cas de problème lié à la suture (par exemple infection) l’animal sera écarté du lot et sera immédiatement euthanasié pour éviter toute souffrance.

Choix des espèces

Le rat est le modèle animal le plus utilisé actuellement dans la littérature pour l’étude des mécanismes neuronaux de plasticité du système visuel. Notre laboratoire a acquis depuis quelques années une grande expertise dans le domaine de l’électrophysiologie neuronale, en particulier chez le rat. Nous avons choisi de mener notre étude sur des rats Long Evans dont l’acuité visuelle est supérieure à celle des rats Wistar habituellement utilisés au laboratoire. Les animaux seront utilisés entre J12 et J22, période critique de développement de la fonction visuelle.