Souris

Les souris reçoivent une irradiation de 3 minutes et 4 secondes, une greffe de cellules de mélanome, de lymphome ou d'adénocarcinome, des injections tous les trois à quatre jours pendant quatre semaines, un gavage quotidien sur la même durée et un prélèvement de sang mandibulaire par semaine. 963 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur qualifie la douleur induite par ces manipulations de "faible intensité" et "très transitoire", tout en décrivant des tumeurs sous-cutanées qui se nécrosent et des métastases pulmonaires provoquant un déficit d'oxygénation. Aucun analgésique ni anti-inflammatoire n'est prévu, au motif qu'ils interféreraient avec les processus inflammatoires étudiés.

Objectifs

En France, le cancer est la première cause de décès. Pour mieux le soigner, de nouvelles méthodes, comme l’immunothérapie, ont été développées. L’immunothérapie aide le système immunitaire à combattre le cancer, notamment grâce à des cellules appelées lymphocytes T. Ces cellules peuvent être modifiées en laboratoire (on les appelle alors cellules CAR-T) ou stimulées avec des anticorps pour mieux attaquer la tumeur. Cependant, il arrive que ces cellules n’arrivent plus à détruire les cellules cancéreuses et deviennent "épuisées". Comprendre ce phénomène d'épuisement des lymphocytes T est donc très important pour améliorer les traitements d'immunothérapie du cancer. Ce projet de recherche cherche à mieux comprendre ce phénomène d’épuisement des lymphocytes T, en étudiant le rôle de deux molécules , Id2 et Msc, qui pourraient influencer ce processus. Les objectifs sont : 1. Déterminer si modifier ces molécules dans les cellules CAR-T permet de mieux ralentir la croissance des tumeurs. 2. Comprendre comment Id2 et Msc agissent sur le fonctionnement et l'épuisement des cellules CAR-T. En résumé, ce projet vise à rendre les traitements par immunothérapie plus efficaces contre le cancer, en empêchant les cellules immunitaires de s’épuiser.

Bénéfices attendus

Les résultats attendus de ce projet contribueront à l’optimisation de nouvelles approches thérapeutiques visant à améliorer l’efficacité des immunothérapies contre le cancer et aussi potentiellement pourraient permettre la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques.

Procédures

Les souris subiront un pré-condionnement correspondant à une irradiation non léthale à une dose de 350 rads (3.5Gy) pour une durée de 3 min 4 s dans un irradiateur à rayon X. Elles subiront des injections sur le flanc d’une lignée tumorale (mélanome, Lymphome, adenocarcinome) ou dans le coussinet graisseux mammaire (lignée tumorale mammaire), ainsi que des injections de lymphocytes T et d'anticorps (1 injection tous les 3-4 jours pour un maximum de 4 semaines), des gavages (1 par jour pour un maximum de 4 semaines) et des prélèvements de sang mandibulaire (1 par semaine-maximum de 3 semaines). Toutes les injections ne durent que quelques secondes et s'effectuent sur animaux anesthesiés à l'exception des injections d'anticorps et des gavages qui s’effectuent sur animaux vigiles.

Impact sur les animaux

Les souris subiront un pré-conditionnement correspondant à une irradiation non léthale (3 min 4s d'irradiation). Elles seront aussi soumises à des injections, des gavages ainsi que des prélèvements de sang. Ces manipulations peuvent potentiellement induire un stress, une angoisse ou un inconfort et/ou une douleur de faible intensité et de manière très transitoire (secondes) . Certaines tumeurs sous-cutanées peuvent se nécroser dans ce cas les animaux sont mis à mort, occasionnellement les animaux peuvent subir une perte de poids. L'immunothérapie peut induire un peu de diahrée et perte de poids transitoire. Dans le cas des tumeurs mammaires des métastases pulmonaires peuvent être observées à un temps tardif pouvant engendrer un deficit d'oxygénation.

Devenir

Tous les animaux intégrés dans chaque procédure expérimentale seront mis à mort en fin d’étude afin de prélever les organes nécessaires aux analyses.

Remplacement

Le recours à l’expérimentation animale dans le cadre de cette étude se fait après de nombreuses études in vitro dans des modèles cellulaires. Le principe de remplacement n’est pas applicable à ce projet car les études in vitro ne reproduiraient pas l’ensemble des voies impliquées dans des modèles physiologiques intégrés et par conséquent ne permettent pas l’obtention de résultats scientifiques exploitables et pertinents de cette pathologie humaine. En effet l’utilisation de modèles expérimentaux intégrés est essentielle à ce projet. En effet, l’environnement tumoral et l’organisation tri-dimensionnel de la tumeur sont des paramètres clés qui réguleront le recrutement, l'activation et les fonctions des lymphocytes T. A ce jour, cette complexité ne peut être entièrement reproduite in vitro. De même les différents types de cellule du système immunitaire patrouillent par voie sanguine dans l’ensemble de l’organisme et leur recrutement dans la tumeur est défini par l’anatomie de la tumeur. Cette régulation de l'adressage tissulaire des cellules immunitaires, n'est à ce jour pas reproduit fidèlement par les systèmes de microfluidique.

Réduction

Les expériences sont organisées de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux. Afin de réduire le nombre d'animaux nous utilisons des modèles de tumeurs transplantées robustes dans des conditions expérimentales optimisées pour une prise de tumeur chez plus de 90% des animaux. Nous avons également pu valider certaines approches expérimentales in vitro permettant d’optimiser l’utilisation des animaux. Afin d’assurer la fiabilité de nos résultats, nous travaillerons avec des groupes tests et contrôles d’au minimum 5 animaux et répéterons nos experiences 3 fois. Le nombre d’animaux utilisés correspond dans nos expériences et dans celles des groupes travaillant sur des modèles équivalents au nombre minimal permettant une interprétation sans ambiguïté des résultats. Ceci garantira la valeur statistique de l'étude en intégrant les variations expérimentales et les variations inter-individus. Les tests statistiques varient suivant les expériences et sont réalisés avec un logiciel de statistique adapté.

Raffinement

Le bien-être de l’animal est un facteur de variabilité expérimentale. Nous prenons ceci en compte grâce au suivi rapproché quotidien des animaux par le personnel de la zootechnie qui évaluera leur état général (toilettage, mouvements), l’enrichissement de leur environnement et le respect de l’aspect social du groupe (pas d’isolement ni de changement de cage); et tous les deux jours-trois jours par l'expérimentateur qui vérifiera leur poids et apportera une aide à l’alimentation en cas de besoin (ajout dans la cage d'aliment et d'eau sous forme de gelée (gel-diet et water-gel)), et qui évaluera le développement de la tumeur et l'état de santé globale des animaux (comportement, prostration, plaies) . Des points limites ont été mis en place. Ainsi pour évaluer précisément l'etat général des animaux nous utiliserons une fiche de scoring afin de limiter la douleur, la souffrance ou l’angoisse de l’animal. L’expérimentation sera arrêtée en cas de dégradation trop importante de la santé d’un animal selon les points limites définis sur la fiche de scoring. Si immédiatement après ou le lendemain d’un gavage ou d’une injection, un animal cesse de s’alimenter et devient prostré, il sera mis à mort. Le projet ne prévoit pas l’utilisation d’analgésiques ou anti-inflammatoires, car ils risquent d’interférer avec les processus inflammatoires au cours de notre expérimentation. Même les anti-douleurs de type morphinique ont des propriétés immunomodulatrices.

Choix des espèces

La possibilité de générer des modèles soit sur-exprimant soit déficient pour une molécule d’intérêt font des souris un modèle de choix pour mieux comprendre les interactions entre le système immunitaire et les tumeurs naissantes. Par ailleurs, les modèles murins pré-cliniques ont montré leur pertinence dans la découverte et le développement de nouvelles immunothérapies. La disponibilité d'anticorps spécifiques d'un nombre conséquent de molécules permet d'analyser finement les différentes composantes du sytème immunitaire et de leur environnement par cytométrie en flux ou par imagerie. De plus, nombre de ces anticorps sont des agonistes ou antagonistes des voies de signalisations induites par ces récepteurs, ils peuvent donc être utilisés afin de moduler le système immunitaire ou de préciser les mécanimes impliqués dans le processus biologique étudié. Des souris adultes, agées de 2 mois seront utilisées afin de pouvoir étudier les effets des manipulations sur un système immunitaire mature. Les souris sont considérées comme adultes entre 6-8 semaines d’âge. Avant toute procédure elles auront une semaine d’acclimatation.

12 000 souris et 500 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal peut recevoir jusqu'à trente administrations d'un composé en dix jours et subir jusqu'à seize prélèvements de sang, dont le dernier est terminal. Il s'agit de mesurer ce que l'organisme tolère avant les études d'efficacité, le porteur annonçant une possible dégradation de l'état de santé, une perte de poids, une hypothermie ou une hyperthermie, une prostration et des vocalisations. L'effectif se déduit d'un maximum de 50 études de tolérabilité prévues sur la durée du projet, chiffre lui-même tiré d'une analyse rétrospective des trois dernières années.

Objectifs

Dans le cadre du développement de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le domaine de l’oncologie, il est nécessaire de tester l’efficacité de nouveaux composés dans les conditions mimant au mieux la pathologie. Malgré les efforts réalisés pour mettre en place de robustes modèles in vitro et des études de modélisation sur ordinateur, le développement de modèles in vivo ayant recours à des animaux de laboratoire sont nécessaires au développement, à l’évaluation et à la sélection de nouvelles molécules candidates à de futures études cliniques(1,2). Lorsque la molécule est sélectionnée sur des critères de sélectivité et d’activité in vitro, ainsi que sur les paramètres pharmacocinétiques et pharmacodynamiques acceptables chez l’animal, il est crucial d’évaluer la tolérance de la molécule suite à une administration unique ou répétée afin d’identifier sur de petits groupes d’animaux l’innocuité de la molécule à des doses et régimes d’administration précis dans le but de supporter les futures études d’efficacité. Le nombre estimé d'études pour l'ensemble du projet est estimé sur la base d'une analyse rétrospective qui a évalué le nombre d'études de tolérance menées au cours des trois dernières années. Au total, nous prévoyons de réaliser au maximum 50 études de tolérabilité pendant toute la durée du projet.

Bénéfices attendus

A l’origine de plus de 10 millions de décès par an, le cancer est l’une des principales causes de mortalité dans le monde. Les principaux traitements aujourd’hui consistent en la chirurgie et la chimiothérapie, souvent associées à une radiothérapie. Malgré ces options thérapeutiques, le nombre important de décès par an souligne l’inefficacité de ces traitements et la nécessité de développer de nouvelles thérapies. La procédure qui constitue ce projet s'inscrit dans le cadre du développement de nouvelles stratégies thérapeutiques innovantes. A court terme, elles permettront d’évaluer la tolérabilité des animaux pendant les futures études d’efficacité de nouveaux candidats médicament dans le domaine de l’oncologie.

Procédures

Les gestes techniques concernant les animaux sont : - Administrations des composés à potentiel thérapeutique : une à trois fois par jour selon voie d’administration et nature du composé, sur maximum 10 jours, soit maximum 30 traitements. - Prélèvements sanguins : Sur la totalité d’une étude, un animal reçoit au maximum soit 15 prélèvements de microsampling + 1 prélèvement terminal, soit 6 prélèvements standards + 1 prélèvement terminal. o Prélèvements de sang sur animal vigile par microsampling (durée 30 secondes) : jusqu'à 5 prélèvements sur 24 heures, et maximum 15 fois par animal sur toute la durée de l’étude. o Prélèvement de sang standard sur animal vigile ou anesthésié: durée 1 minutes, maximum 6 fois par animal . o Un prélèvement sanguin terminal sous anesthésie (1 min., une fois).

Impact sur les animaux

Les animaux peuvent être stressés par les manipulations liés aux traitements et aux prélèvements auxquels ils sont soumis et peuvent ressentir une légère douleur au site d'injection ou de prélèvement sanguin. De plus, les animaux reçoivent pour la première fois un traitement à moyen terme avec de nouvelles molécules qui peuvent parfois être mal tolérées. Ces effets apparaissent potentiellement au fur et à mesure des jours de traitement : dégradation de l'état de santé de l'animal pouvant se traduire par une perte de poids, une hypo- ou hyperthermie, un comportement anormal (animal prostré, ne répondant pas aux stimuli), des vocalisations, limité à une gravité modérée par l'application de points-limites anticipés.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à l'issue des procédures pour effectuer des prélèvements de sang et de tissus qui feront l’objet d’analyses ultérieures (ex : dosage de biomarqueurs, dosage des concentrations des composés à potentiel thérapeutiques dans différents organes).

Remplacement

Deux approches sont principalement utilisées pour mimer les événements biologiques associés à des pathologies : une approche in vitro, basée sur l’utilisation de lignées cellulaires et des approches in vivo, basées sur l’utilisation d’animaux de laboratoire, chez lesquels des cellules issues de pathologies d’intérêt sont inoculées. Les modèles in vitro sont utilisés autant que possible en amont pour limiter le recours à l’animal. Cependant, les modèles in vitro ne recréent ni la diversité de l’environnement de la pathologie dans son ensemble, ni la difficulté pour une molécule testée d’atteindre les cellules cibles. Ces limitations rendent incontournables le recours à l’expérimentation animale pour tester l’efficacité de nouvelles molécules thérapeutiques. De plus, à notre connaissance, il n’existe pas de modèles in silico ou in vitro qui permettent de modéliser/simuler la tolérabilité d’un animal à un composé. L’écosystème nécessaire pour la tolérabilité intègre de nombreux tissus et organes : système digestif, système circulatoire, système rénal, système immunitaire intégral, système nerveux périphérique et central. Seul un modèle animal peut permettre d’étudier les interactions entre des composés à potentiel thérapeutique et ces différents systèmes biologiques très complexes.

Réduction

Des tests in silico, in vitro et de pharmacocinétique in vivo permettent de sélectionner les molécules disposant d’une bonne sélectivité, activité in vitro et exposition avant d’évaluer leur innocuité et leur activité in vivo. De nombreux composés auront donc été éliminés du fait de leur faible performance sur ces tests. La probabilité d'observer une activité sur les modèles qui font l’objet des procédures de ce projet sera par conséquent élevée. Le nombre d'animaux prévu pour ce projet se base sur les données de la littérature. Des analyses de puissance statistique seront utilisées pour la détermination de la taille des groupes expérimentaux. Des analyses rétrospectives seront conduites pour s'assurer de la bonne adéquation du nombre d'animaux par groupe et de la puissance statistique recherchée et si possible voir pour réduire encore le nombre utilisé.

Raffinement

Le nombre de manipulations sur les animaux sera réduit au strict nécessaire. Les procédures les plus invasives, plus susceptibles d’engendrer un inconfort ou un stress seront réalisées sous anesthésie. Les animaux feront l’objet d’une surveillance clinique et sanitaire quotidienne. Leur état de santé sera évalué à l’aide d’une grille de score basée sur des critères cliniques et comportementaux, associée à un arbre décisionnel permettant l’application de points limites adaptés. En fonction de l’évolution de l’état de l’animal, des mesures seront mises en place, telles que l’intervention du vétérinaire, l’administration d’analgésiques supplémentaires, l’ajout d’enrichissements ou d’alimentation spécifique, voire la mise à mort de l’animal si nécessaire, afin de prévenir toute souffrance prolongée.

Choix des espèces

La grande majorité des modèles et techniques utilisés dans la recherche médicale et pharmaceutique ont été décrits chez le rongeur. De nombreuses données sur les modèles ectopiques de cancer chez la souris et le rat existent dans la littérature et peuvent être utilisées pour la mise en place des modèles et aider à l’avancement des projets (doses de cellules, effets de molécules de références, etc…) Les données de la littérature indiquent clairement que les rats et les souris adultes représentent des modèles fiables pour l'évaluation de l'efficacité de composés dans le domaine du cancer. Les études de tolérabilité en amont seront donc elles-aussi réalisées avec des rongeurs adultes.

Chaque souris peut recevoir jusqu'à 26 injections, dont 21 quotidiennes d'affilée, avant 21 jours d'hébergement continu en hypoxie, une instillation nasale, une gonadectomie de trente minutes et deux poses de pellet sous-cutané. Viennent ensuite les échocardiographies sous anesthésie, cinq prises de tension en boîte de contention d'un quart d'heure chacune, deux contentions pour récolte d'urine, et une mesure de tension invasive qui achève l'animal. 6 915 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, pour décrire le remodelage des vaisseaux au cours de l'hypertension pulmonaire et systémique. Toutes sont tuées pour prélever les organes utiles à l'étude et, écrit le porteur, ceux "susceptibles d'un usage ultérieur".

Objectifs

Le remodelage vasculaire, c’est-à-dire le changement de structure (cellules et matrice) et de réactivités (vasoconstriction et vasodilatation) des vaisseaux sanguins apparait lors de développement d’hypertension (primaire, secondaire ou pulmonaire). Ce remodelage est une composante importante du développement de l’hypertension. L’hypertension artérielle pulmonaire est une maladie rare (avec une prévalence de 15 a 55 cas par millions) et très grave qui entraine une insuffisance cardiaque droite nécessitant à terme une transplantation cœur-poumon. Cette pathologie est caractérisée en particulier par une multiplication des cellules formant la paroi des vaisseaux (cellules endothéliales et cellules musculaires lisses vasculaires) ce qui diminue leur diamêtre et a amplifie l’hypertension artérielle pulmonaire. L’hypertension systémique induit à long terme des altérations de la fonction des organes, en particulier cœur, cerveau et rein, et c’est un facteur de risque d’évènements cardiovasculaires majeurs (accident vasculaire cérébral, infarctus…). Les mécanismes cellulaires impliqués dans ces remodelages artériels ne sont pas pleinement élucidés. Nous étudions le rôle de cellules souches vasculaires ou périvasculaires impliquées dans le développement du remodelage vasculaire associé à l’hypertension.

Bénéfices attendus

Nous espérons que cette étude nous permettra de comprendre les mécanismes de remodelage artériel suite à une hypertension (pulmonaire ou systémique), de la phase de déclenchement à celle de stabilisation. Nous espérons décrypter le rôle des hormones sexuelles dans le déclenchement du remodelage artériel associé à la voie d'intérêt, précédemment mesuré par l’équipe et y corréler ou pas une éventuelle dysfonction rénale. Connaissant les mécanismes de remodelage artérielle menant à une hypertension, ainsi que les cofacteurs, favorisera le diagnostic (biomarqueur) et la précocité de la prise en charge. De plus nous pourrons espérer stabiliser le remodelage pour prévenir des formes plus grave. De même nous espérons améliorer la compréhension général de l'hypertension, et contribuer à comprendre pourquoi prés de 40 pourcent des patients traités pour, sont mal répondants aux traitements existant.

Procédures

Certains animaux subiront de 5 à 26 injections (vigile, 21 fois quotidiennement en continu au maximum, durée de la manipulation de 30 secondes). Ainsi qu’une une mise en hypoxie (animal vigile, 21 jours maximum en continu). Nous leur pratiquerons une instillation nasale (anesthésie gazeuse, dépôt de goutte immédiat). Et il y aura aussi une mesure de tension invasive (anesthésie, analgésie, procédure terminale, 10 minutes). D’autre animaux subiront une chirurgie (anesthésie, analgésie, gonadéctomie une fois, 30 minutes, et une pose de pellet sous-cutanée 5 minutes, deux fois). Puis une échocardiographie (anesthésie gazeuse). Ensuite il y aura une contention pour récolte d’urine (vigile, 2 fois, une minute). Ainsi que des prises de tension (vigile, 15 minutes en boite de contention, 5 fois). Et il y aura une mesure de tension invasive (anesthésie, analgésie, procédure terminale, 10 minutes).

Impact sur les animaux

L’injection d’une molécule pour induire le modèle expérimentale peut provoquer une inflammation péritonéale chronique et des dépôts, du côté du diaphragme ou du péritoine. Les injections peuvent provoquer une douleur légère de courte durée et une inflamation peritonéal. L'hébergement en hypoxie peut générer un stress passager pour les animaux. L'hypertension pulmonaire induite pourrait induire dans de rare cas un arrêt cadio-respiratoire. Les anesthésies pour chirurgie ou pour des analyses peuvent induire des effets tels que l’hypothermie, des difficultés respiratoires ou dans les cas les plus critiques un arrêt cardio-respiratoire. La chirurgie peut conduire à des risques hémorragique ou à de douleurs post-opératoires ou encore à un risque infectieux jusqu'a une semaine. Un stress des animaux est possible lors de l’acclimatation à la prise de pression systémique vigile. Les mesures de pression systolique et les prélèvements de sang peuvent provoquer des hématomes ou dans de rares cas une hémorragie. Les instillations intranasales peuvent provoquer un arrêt momentané de la respiration et un éternuement. La castration/ovariectomie n'entraine pas de nuisances particulière, l'effet principal étant une augmentation de l'appétit.

Devenir

Toutes les souris en procédures sont euthanasiés pour prélever les organes d’intérêts direct necessaires (biochimie, histologie, culture cellulaires) et ceux susceptibles d’un usage ultérieur.

Remplacement

L'objectif du projet est d’une part de mettre en évidence les mécanismes du remodelage artériel lors d'une hypertension pulmonaire. D’autre part de déterminer l’importance des hormones sexuelles et d’une dysfonction rénale dans l’installation de l’hypertension artérielle suite à un remodelage artériel médié par la voie d'intéret. Pour cela, il est nécessaire de conserver l’ensemble des phénomènes intervenants dans la régulation des vaisseaux pulmonaires et systémique : inflammatoires (interactions cellules immunes et cellules vasculaires), vasculaires (interactions des cellules vasculaires entre elles), cardiaques (retentissement éventuel d’altérations de la fonction cardiaque gauche et droite), respiratoires (hypoxie), dus système renine-angiotensine et éventuellement nerveux. Cela ne peut être réalisé que par une étude sur organisme entier, nous avons donc choisi un modèle de souris, pour leurs susceptibilités à l’hypoxie et du fait de l’existence des lignée transgéniques d’intérêt. Si nous caractérisons les voies biochimiques, leurs mécanismes seront prioritairement étudiés ou sur lignée cellulaires.

Réduction

Au total, 6915 animaux seront utilisés dans ce projet, la taille des effectifs a été établie grâce à un calcul de puissance et des tests statistiques seront utilisés pour une interprétation fiable des résultats. Le nombre d’animaux par lot a été adapté à ces calculs. De multiples organes seront prélevés, comme le mésentère et le rein, pour une étude annexe sur le remodelage vasculaire systémique.

Raffinement

Les animaux seront stabulés avec leurs congénères (2 à 6 par cage), par fratrie pour les mâles, avec du matériel d'enrichissement : lanières de papier, morceau de bois, maison en carton. Ils seront observés quotidiennement par du personnel compétent et informé des paramètres à contrôler et de façon hebdomadaire par les membres de l’équipe de recherche. Les animaux seront stabulés en portoirs ventilés avec eau et nourriture ad libitum. La température et l’hygrométrie seront contrôlées et monitorées. Le cycle d’éclairage est de 12heure par jour (6heure-18heure). La profondeur de l'anesthésie sera vérifiée en testant l'absence de réflexe de retrait de la patte (après pincement). Les animaux sous anesthésie sont toujours placé sur un tapis chauffant a 37 dégré, avec de l'ocrigel sur les yeux pour éviter qu'ils ne deviennent trop sec. Un suivi La douleur sera soulagée par l’administration d’analgésique systémique en péri-opératoire puis en post-opératoire et pourra être renouvelée en cas de souffrance de l’animal. Les infections éventuelles seront traitées localement par application de crème desinfectante et antiseptique. Après chirurgie cardiaque, la 1ère semaine, les animaux seront nourris avec de la bouillie et l'apport d'eau sera facilité. Des points limites suffisament prédictif ont été définis et seront quotidiennement évalués avec des annotations sur les etiquettes de suivi post-opératoires.

Choix des espèces

Les souris (Mus Musculus) sont un modèle classique à la fois pour l'étude du développement de l'hypertension artérielle pulmonaire et systémique. Les lignées choisies nous permettront d'étudier nos modéles avec une suractivation de la protéine ou une absence de celle-ci ainsi que le devenir des cellules progéntrice d'intérêt avec le modéle de tracking fluorescent. De plus les lignées nécessaires n'existent pas dans d'autres espèces animales, à notre connaissance. Les animaux seront impliqués dans le projet a 6-12 semaines, soit le début de l’âge adulte, l'étude ne portant ni sur le développement, ni sur les ages avancées.

Les cellules transférées proviennent de lignées de souris génétiquement modifiées mises au point par l'équipe, et sont injectées à des souris immunodéficientes plus exposées aux infections. 210 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une irradiation de moins de quatre minutes, deux injections et deux prélèvements de sang sous anesthésie gazeuse, avant prélèvement de leurs organes lymphoïdes. Sur le remplacement, le porteur écrit en deux lignes qu'aucun modèle in vitro ne reproduit les étapes de développement des lymphocytes B, sans citer une seule méthode essayée.

Objectifs

Nous avons mis en évidence l’accumulation de cellules exprimant un gène de l’immunité innée à partir des deux chromosomes X dans une population de cellule immunitaire associée à la pathogénie du lupus systémique. Nous avons généré des souris génétiquement modifiées pour comprendre les mécanismes mise en jeux dans l’émergence de ces cellules. L’objectif de ce projet est de montrer que les phénotypes que nous observons sont limités aux cellules lymphoïdes. Pour cela les cellules provenant de nos différents modèles génétiques seront transférées dans des souris immunodéficientes.

Bénéfices attendus

Les maladies auto-immunes comme le lupus érythémateux systémique sont plus fréquentes chez les femmes comparées aux hommes (sexe ratio 9:1). L’hypothèse d’un rôle du dosage des gènes du chromosome X a été évoquée. Ce projet vise à démonter s’il existe un lien direct de causalité entre l'échappement à l’inactivation d’un gène de l’X, conduisant à une plus forte expression de ce gène dans les cellules immunitaires et une réponse fonctionnelle exacerbée responsable du déclenchement du lupus in vivo chez la souris. Les bénéfices de ce projet sont considérables car il permettrait d’établir que la plus grande prédisposition des femmes à la maladie lupique serait d’origine génétique et lié à ce mécanisme. Cela pourrait conduire à de nouvelles stratégies thérapeutiques ou à l’utilisation de modulateurs capables de promouvoir ou de renforcer l’inactivation du chromosome X.

Procédures

Les animaux pourront subir : une irradiation légère de moins de 4 minutes ; des injections (durée moins de 1 minute) 2 fois sous anesthésie gazeuse; des prélèvements de sang (1 min) sous anesthésie gazeuse, 2 fois pendant toute la procédure.

Impact sur les animaux

Les souris immunodéficientes que nous utilisons sont davantage susceptibles de développer des infections. L'irradiation peut entrainer un stress et des troubles cutanés. Les injections peuvent entrainer une douleur modérée et un stress transitoire.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à la fin de la procédure afin de prélever les organes lymphoïdes pour analyses cytométriques et/ou transciptomiques et/ou histologiques.

Remplacement

Il n’existe pas de modèle in vitro pour reproduire les différentes étapes de développement des lymphocytes B dans la moelle et les organes lymphoides, de même toutes le populations de lymphocytes B. Ces différentes étapes ne peuvent être reproduites qu'in vivo.

Réduction

Afin de réduire le nombre d'expériences effectuées nous utilisons un nombre d'animaux suffisant par expérience afin d'obtenir des résultats statistiquement interprétables et de faire des analyses à des temps différents. De manière générale, nous avons estimé que 2 lots expérimentaux devront être produits afin de reproduire les expériences de façon indépendante et que d’après nos données expérimentales un effectif de 5 souris/ groupe serait suffisant. Le calcul d’effectif a été réalisé en utilisant une analyse statistique et en se basant sur des travaux antérieurs.

Raffinement

Toutes les expériences seront réalisées par du personnel formé à l’expérimentation animale. Lors de la réalisation des procédures, des précautions et mesures adptées seront prises pour réduire au mieux le stress et la souffrance des animaux. Les animaux seront observés quotidiennement. Les injections i.v. ainsi que les prélèvements sanguins sous-madibulaires seront réalisés sous anesthésie gazeuse. Afin de limiter les risques d’infection des animaux immunodéficients ils seront placés dans des cages sur portoirs ventilé et les expérimentateurs seront munis de protection personnelle (combinaison, masque, charlotte, surchaussures, gants). L’environement de toutes les cages sera enrichi (igloo, sizzelnest, rouleau en carton). Les animaux seront manipulés sous hotte. La définition des points limites adaptés à la procédure et les critères d’arrêts sont définis suivant un arbre décisionnel validé par notre comité d'étique.

Choix des espèces

Nous utilisons la souris comme modèle expérimental pour étudier les mécanismes d’échappement à l’inactivation du chromosome X et les conséquences fonctionnelles car il s’agit d’un modèle approprié proche de ce qui se passe dans l’espèce humaine. Nous avons déjà développé des modèles génétiques uniques et originaux chez la souris pour suivre les cellules immunitaires d’intérêt. Ces modèles ont tous été validés et serviront de source de cellules pour un transfert dans des souris immunodéficientes. Les expériences seront réalisées sur des animaux adultes entre 7-10 semaines comme décrit dans la littérature.

3 060 souris vont être utilisées sur cinq ans, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune reçoit deux administrations orales espacées de 48 heures, subit un conditionnement par la peur de sept minutes puis une réexposition de cinq minutes, donne deux à trois prélèvements de sang à l'état vigile et finit par une chirurgie sans réveil pour prélèvement du cerveau. Les retombées annoncées pour le stress post-traumatique et la maladie d'Alzheimer sont renvoyées au long terme, l'objet immédiat restant de décrire le rôle des cellules gliales dans la mémorisation. Les souris qui atteignent un point limite sont tuées et servent alors, selon le porteur, à des mises au point expérimentales.

Objectifs

La mémorisation et l’apprentissage reposent sur la "plasticité" des circuits neuronaux, c’est-à-dire la capacité à remodeler, réorganiser, les connexions entre les neurones. Cette plasticité est importante au quotidien, voire pour la survie. En effet, reconnaître des contextes dans lesquels on s’est senti précédemment menacé permet d’avoir un comportement adapté si on y est réexposé. Un défaut de cette mémoire entraîne un risque de s’exposer à des situations dangereuses, mais un excès peut conduire à une anxiété disproportionnée dans un contexte ne ressemblant qu’approximativement à celui où l’on a été en danger (c’est le stress post-traumatique). Inversement, la capacité à mémoriser est altérée dans certaines maladies comme celle d’Alzheimer. Il est donc important de connaître les facteurs régulant la plasticité des circuits neuronaux, afin de comprendre pourquoi elle est perturbée dans des situations pathologiques, et d’imaginer comment le prévenir ou y remédier. L’objectif de ce projet est d’étudier, chez la souris, de nouveaux mécanismes permettant la plasticité et donc la mémorisation. Le rôle des neurones dans la mémoire est bien établi, mais d’autres cellules du cerveau, les cellules gliales, pourraient favoriser la plasticité neuronale, c’est-à-dire les remaniements des connexions qui permettent de mémoriser un événement, une situation. L’hypothèse au cœur de ce projet est que lors de l’apprentissage, les propriétés des cellules gliales changent, ce qui a un impact sur leur interaction avec les neurones et favorise la mémoire. Pour tester cette hypothèse, nous avons besoin d’étudier les modifications des cellules gliales lors de la formation de la mémoire, chez des animaux normaux, et chez des animaux dans lesquels ces cellules gliales sont altérées.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à étudier les mécanismes de la mémoire. Voici les retombées possibles : 1) Nous étudierons comment on mémorise une situation de danger, parfois excessivement. C’est un modèle pour étudier le trouble de stress post-traumatique (TSPT), qui est reconnu comme un problème de santé mentale par les psychiatres. Le TSPT peut toucher des personnes ayant connu des traumatismes dans l’enfance, des catastrophes naturelles, ou des situations violentes et/ou très anxiogènes (la moitié des personnes témoins ou endeuillées par les attentats de 2015 ont présenté un TSPT dans les mois qui ont suivi). Certaines professions (pompiers, soignants, militaires) sont particulièrement à risque à cause d’expositions fréquentes à des situations dramatiques. Les manifestations sont diverses : peur intense, pensées intrusives, hypervigilance... Non pris charge, cela perturbe fortement la qualité de vie des personnes, perturbe leur travail, diminue leur insertion sociale, et peut conduire à des idées suicidaires dans les cas extrêmes. Ce modèle permet aussi d’étudier les processus de mémorisation en général. Les résultats que nous obtiendrons pourront donc aussi servir à long terme pour la recherche sur les troubles de la mémoire dans la maladie d’Alzheimer, qui atteint 1 personne de plus de 75 ans sur 6 en France. 2) Nos expériences vont apporter de nouvelles connaissances sur le rôle des certaines cellules et molécules, qui sont ciblées par des médicaments (anti-dépresseurs, neuroleptiques, psychostimulants…). Nos résultats pourraient donc aussi permettre, à long terme, de mieux comprendre les effets positifs ou indésirables de ces médicaments sur la mémoire, et donc d’améliorer, pour les êtres humains, leur prescription et leur utilisation.

Procédures

Dans ce projet, les animaux doivent recevoir un composé pharmacologique, par voie orale, en 2 prises espacées de 48h. Chaque administration sur animal vigile dure moins de 30 secondes. Au minimum 4 semaines plus tard, les animaux vont être soumis à un test de mémoire. Cela nécessite une phase d’apprentissage qui dure 7 minutes, suivie quelques heures ou jours plus tard (selon les lots), d’une phase de test pendant 5 minutes. Par ailleurs, pour vérifier le niveau de stress chez les animaux, nous devons doser dans le sang des marqueurs comme la corticostérone. Pour ce faire, nous devons prélever quelques gouttes de sang sur les animaux vigiles. Le geste dure moins d’une minute. Les animaux seront prélevés 2 ou 3 fois selon les lots, et les prélèvements sont espacés d’une semaine au minimum. A la fin de l’expérience, une chirurgie sans réveil sous anesthésie et analgésie est réalisée. Ce geste dure moins de 5 minutes.

Impact sur les animaux

Lors de l’administration d’un composé pharmacologique par voie orale, il y a un stress lié à la contention de l’animal, un risque de blessure de l’animal au niveau de l’œsophage lors des gavages, et un risque mineur de « fausse route ». Pour le test de mémoire, on réalise un conditionnement par la peur, qui génère donc un stress modéré. Ensuite, on réexpose l’animal au même environnement, ce qui induit une anxiété qui se manifeste par une immobilité, et que l’on quantifie pour déterminer le niveau de mémorisation. Lors des prélèvements de sang, il y a un risque d’hématome ou d’hémorragie si l’animal a un problème de coagulation. Lors de l’anesthésie/analgésie, il y a un risque de détresse respiratoire, comme effet secondaire possible des produits employés comme la kétamine.

Devenir

Nous devons euthanasier les animaux à l’issue de la procédure pour pouvoir prélever leurs organes (ici, le cerveau) et réaliser des analyses qui sont nécessaires à la compréhension des mécanismes de mémorisation.

Remplacement

Ce projet vise à étudier les modifications des cellules gliales lors d’un apprentissage. En préparation et en parallèle de ce projet sur l’animal éveillé, nous faisons des expériences sur des cultures primaires de cellules, pour des mises au point ou pour tester des hypothèses. Cependant, l’apprentissage et la mémorisation, comme le test pour déterminer le niveau de mémorisation, reposent sur le comportement de l’animal, qui doit être éveillé et pouvoir bouger ou rester immobile, et se servir de ses sens (vue, toucher…). Au niveau cérébral, il s’agit d’un phénomène complexe faisant intervenir plusieurs types de cellules, ce qu’on ne peut pas modéliser fidèlement ni in vitro ni in silico. Le travail sur l’animal éveillé est donc indispensable pour comprendre comment les processus de mémorisation. De plus, il est nécessaire d'utiliser un modèle animal mammifère afin d’obtenir des résultats transposables à l'Homme car les structures cérébrales impliquées et étudiées (ex : l’hippocampe) ne sont pas présentes chez les invertébrés. La souris représente un modèle de choix car le fonctionnement du cerveau et les tests comportementaux que nous allons utiliser sont bien caractérisés. L’autre avantage du modèle souris est qu’il existe des lignées génétiquement modifiées qui permettent d’invalider ou d’exprimer des gènes pour étudier leur rôle.

Réduction

Afin de déterminer le nombre minimal d’animaux pour obtenir des résultats significatifs et reproductibles, une analyse statistique a été effectuée et a permis d’estimer qu’il faut prévoir une douzaine d’animaux de chaque sexe (soit 24 animaux) par groupe expérimental. Si l’on réduit trop le nombre d’animaux, on perd en « puissance statistique », c’est-à-dire qu’on risque de ne pas pouvoir détecter des différences, et de conclure par erreur à une absence d’effets. De plus, nous devons prévoir des animaux pour ajuster les protocoles, car même si les expériences ont déjà été réalisées au laboratoire précédemment, il est important de refaire des expériences test pour que les nouveaux expérimentateurs amenés à faire l’expérience se familiarisent avec les différentes étapes. Cela permet que les expériences avec les animaux d’intérêt se déroulent au mieux et que les résultats soient fiables, donc au total cela limite les répétitions et le nombre d’animaux utilisés. En tout nous estimons l’utilisation de 3060 animaux sur 5 ans.

Raffinement

Conditions d’hébergement : Les conditions sont conformes à la réglementation pour l’espèce concernés (température constante entre 20 et 24 degrés avec un éclairage circadien, hébergement en groupes sociaux de 5 individus maximum et présence dans chaque cage d’un à deux enrichissements de nidification). Procédures : Les expérimentateurs sont sensibilisés à l’importance du bien-être animal, à la fois pour les animaux et pour la qualité des résultats. Les manipulations des animaux sont donc réalisées en limitant au maximum (durée et intensité) la douleur et/ou le stress. Avant chaque geste, l’état général de l’animal est vérifié afin de s’assurer qu’il est compatible avec la poursuite de l’expérimentation. Les administrations et prélèvements sont effectués conformément aux bonnes pratiques vétérinaires. En ce qui concerne la perfusion intracardiaque, afin de réduire les nuisances, les animaux seront injectés avec l’anesthétique et l’analgésique dans une pièce séparée de la salle de perfusion, et apportés dans la salle juste pour la perfusion, après avoir vérifié leur état de sédation par pincement de la patte. Points limites : Le bien-être des animaux sera surveillé quotidiennement conformément aux règlementations, et de manière particulièrement rapprochée après les administrations, les tests comportementaux, et les prélèvements de sang. Des critères d'arrêt sont définis si une souffrance ne peut pas être soulagée. La détection d’une possible souffrance est basée sur un suivi quotidien, de sorte à administrer un traitement adapté si besoin, et à sortir un animal de l’étude en cas d’atteinte des points limites. Notamment, en cas de douleur manifeste ou blessure les animaux seront euthanasiés par une chirurgie sans réveil. Ils ne seront alors pas forcément utilisés pour l’étude en elle-même mais pourront être utilisés pour des mises au point expérimentales.

Choix des espèces

La souris est un organisme modèle de choix pour les études sur le cerveau et la mémoire car en tant que mammifère son système nerveux a des similarités importantes avec l’homme. De plus, elles peuvent apprendre des tâches complexes, et on peut analyser leur comportement finement. Cette espèce est bien connue comme modèle pour étudier la mémoire. De plus, il existe dans cette espèce des lignées modifiées génétiquement, qui permettent d’étudier le rôle de certains gènes et de certaines cellules de manière précise. On peut en effet invalider, muter, des gènes particuliers dans des cellules précises, et à des stades de développement particuliers. Dans notre étude, pour étudier la mémoire, nous étudierons des animaux dont le développement aura été normal, mais dans lesquels on aura induit des modifications à l’âge adulte (4 semaines après la naissance au moins). Cela nous permet d’élever les animaux dans un état où les modifications génétiques sont silencieuses, sans effet, jusqu’au moment de l’expérience.