Souris

Pour tester deux molécules censées prévenir les troubles du rythme cardiaque, 288 souris porteuses d'une mutation provoquant une cardiomyopathie dilatée vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune subit sept gavages, douze échocardiographies sous anesthésie, six électrocardiogrammes sur animal vigile et trois prises de sang, entre l'âge de 28 jours et 7 mois. Le porteur décrit un phénotype qui débute à 4 mois par une cardiomyopathie légère, évolue vers l'insuffisance cardiaque à 7 mois et s'accompagne d'une cyphose et d'une perte de poids d'environ 20 %. Aucun point limite intermédiaire n'interrompt cette évolution, les souris étant mises à mort systématiquement à 7 mois pour prélever leurs organes.

Objectifs

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de décès dans le monde avec près de 18 millions de morts chaque année et constituent des facteurs de comorbidité pour de nombreuses autres maladies. Malgré l’amélioration des méthodes de diagnostic, de la prise en charge des personnes et de la prévention sur les facteurs de risques tels que la consommation de tabac, les maladies cardiovasculaires restent un groupe d’affections fortement mortelles. Parmi les maladies cardiovasculaires, les cardiomyopathies sont des atteintes du muscle cardiaque qui causent des dysfonctionnements électriques et/ou mécaniques. Parmi les maladies cardiovasculaires, la cardiomyopathie dilatée se caractérise par une augmentation de la masse du coeur, une dilatation des ventricules et une augmentation de la fibrose interstitielle. Avec une incidence estimée supérieure à 1 pour 2500 individus, les principales causes de mortalité de la cardiomyopathie dilatée sont l’insuffisance cardiaque (70 pour cent) et les arythmies cardiaques (30 pour cent). Le but de ce projet est de tester un traitement pharmacologique préventif des arythmies cardiaques. L'inhibition d’une enzyme impliquée dans développement du cœur, prévient la cardiomyopathie dilatée. Bien que ce traitement ait un effet bénéfique sur le remodelage cardiaque, son impact sur les arythmies et les défauts de conduction reste à étudier. Nous supposons qu'un traitement avec un inhibiteur de lenzyme d'interet agirait à la fois sur les défauts de conductions directs et sur ceux induits par la fibrose. Nous proposons dans ce projet de traiter un modèle murin de cardiomyopathie dilaté avec deux molécules inhibitrices de l'enzyme concernée et d’en étudier l’impact, sur la fonction cardiaque, remodelage et activité électrique, in-vivo. Nous étudierons aussi l’impact du traitement sur les voies de signalisations moléculaires et cellulaires qui participent à l’apparition des défauts de conductions et des arythmies associés la cardiomyopathie dilatée.

Bénéfices attendus

Les données générées par ce projet collaboratif contribueront à une meilleure compréhension de la pathogenèse de la cardiomyopathie dilatée. Ces résultats seront utilisés comme une preuve de principe qui permettra de proposer un essai clinique pour les jeunes patients. Étant donné que la cardiomyopathie dilatée partage de nombreuses caractéristiques communes avec d'autres cardiomyopathies à l'éthologie différente, nos résultats ouvriront des perspectives thérapeutiques pharmacologiques pour traiter celles ci.

Procédures

Les animaux subiront 6 interventions différentes. 1. Un gavage sur une période de 3 semaines. Les molécules thérapeutiques sont diluées dans l’eau de boisson. Elles sont bien tolérées par l’organisme et n’entrainent pas d’effets indésirables à la concentration fixée dans ce protocole. Les animaux seront traités 7 fois, de 28 jours à 49 jours d'âge. Chaque intervention dure une trentaine de seconde. 2. Une échocardiographie sous anesthésie gazeuse. Les animaux seront suivis tous les 15 jours à partir de 2 mois jusqu’a 7 mois, soit un total de 12 échocardiographies par animal. Chaque intervention dure entre 5 et 10 minutes. 3. Un électrocardiogramme sur animaux vigiles. Chaque animal sera évalué de 2 mois à 7 mois tous les mois, soit un total de 6 électrocardiogrammes par animal. Chaque intervention dure entre 2 et 4 minutes. 4. Un électrocardiogramme sous anesthésie gazeuse. L’intervention est réalisée une fois et dure 10 minutes. 5. Un prélèvement sanguin. Les animaux seront prélevés trois fois à un moi d’intervalle. L’intervention dure environ 2 minutes. 6. Une chirurgie sous anesthésie. 50 pourcent des animaux subiront une fois cette chirurgie, soit un prélèvement d’organe sous anesthésie et analgésie. 50 pourcent des animaux subiront une fois ce prélèvement.

Impact sur les animaux

Le phénotype dommageable des souris débute à 4 mois avec l’apparition progressive d’une cardiomyopathie dilatée d’abord légère et qui évolue vers 7 mois en insuffisance cardiaque. Cette progression de l’atteinte cardiaque est corrélée à une atteinte progressive et moins sévère des muscles squelettique de type oxydatif, l’apparition d’une cyphose légère et une perte de poids d’environ 20 pour cent par rapport au poids de l’animale à 4 mois (environ 20g). Ce phénotype réduit l’espérance de vie des animaux. L’ensemble des procédures liées à ce projet peuvent générées un stress lié à la manipulation de l’animal. De plus certaines de ces procédures peuvent engendrées de légères irritations, des lésions et des hémorragies avec risque d’infection. Les procédures avec anesthésie comportent un risque de stress thermique (refroidissement de la température de l’animal) et dans de rares cas de détresse respiratoire. La chirurgie peut induire une douleur et des risques d'infection.

Devenir

Tous les animaux (n = 288) seront euthanasiés pour prélèvement d’organe à 7 mois. Le prélèvement d'organe est indispensable pour étudier les mécanismes moléculaires mis en jeu au cours de l'expérimentation.

Remplacement

Les études précliniques nécessitent une validation sur des modèles animaux qui ne peut pas être remplacée par des modèles cellulaires. De plus, les cardiomyocytes (cellules cardiaques) adultes ayant atteint un état de différenciation terminale ne se divise pas. Il est par conséquent impossible d’en dériver une lignée cellulaire stable. Bien qu’il existe des lignées cellulaires, celles ci ne récapitulent la physiologie d’un cœur que partiellement. Elles seront toutefois utilisées pour tester certaine de nos hypothèses qui ne nécessitent pas de modèle animal. D'autre part, aucun modèle cellulaire ne reproduit les conditions physiologiques spécifiques du cardiomyocyte, ni récapitule dans son ensemble les caractéristiques d’un cœur entier dans son environnement physiologique.

Réduction

Dans le but de réduire le nombre d'animaux utilisés, nous utiliserons les contrôles les mieux adaptés. Nous utiliserons les données acquises sur tous les animaux : mâles et femelles, commerciaux et atteints de cardiomyopathie dilatée. Les fonds génétiques des animaux commerciaux et transgéniques sont identiques. La lignée développant la cardiomyopathie dilatée produisant exclusivement des animaux homozygotes mutés, les animaux commerciaux seront achetés auprès d’un fournisseur agréé. Pour n’utiliser que le nombre d’animaux nécessaire à ce projet (288), nous avons recourt au service d’un biostatisticien pour nous épauler dans l’élaboration de notre plan expérimental.

Raffinement

Les animaux seront observés tous les jours par les membres qualifiés de l'animalerie et tout comportement anormal sera directement communiqué à la personne responsable du projet. Les animaux sont stabulés en portoirs ventilés avec un système d'abreuvement automatique et un accès ad libitum à la nourriture. Les conditions de température et d'hygrométrie sont contrôlées et monitorées. Le cycle d'éclairage est de 12h par jour (6h-18h). Les animaux sont hébergés avec leurs congénères, 6 par cage maximum. Les conditions d'élevage, d'hébergement, de soins et les méthodes utilisées seront les plus appropriées pour réduire au maximum toute douleur, souffrance ou angoisse que pourraient subir les animaux: enrichissement du milieu (lanières de papier Kraft, maisons en carton), acclimatation d'une semaine avant toute manipulation, hébergement en groupe, formation technique des utilisateurs. Afin de diminuer la douleur et le stress des animaux, une analgésie et/ou une anesthésie sera réalisée pour les procédures le nécessitant. L’isolement des animaux est évité au maximum, cependant il est possible que certains animaux se retrouvent isolés de manière imprévue (seul mâle d’une portée, animal arrivé seul d’un fournisseur, agression entre congénères, dernier animal dans la cage…). Dans ce cas, l’animal bénéficiera d’un enrichissement supplémentaire dans sa cage. Le modèle murin de cardiomyopathie à un phénotype dommageable. Le phénotype dommageable débute à 4 mois avec l’apparition progressive d’une cardiomyopathie dilatée d’abord légère et qui évolue vers 7 mois en insuffisance cardiaque. Cette progression de l’atteinte cardiaque est corrélée à une atteinte progressive et moins sévère des muscles squelettique, l’apparition d’une cyphose légère et une perte de poids d’environ 20 pour cent par rapport au poids de l’animale à 4 mois (environ 20g). Ce phénotype réduit l’espérance de vie des animaux. Afin de réduire la contrainte liée au phénotype dommageable, une fiche de scoring est utilisée pour suivre l’évolution du phénotype et les animaux sont mise à mort systématiquement à l’âge de 7 mois.

Choix des espèces

La souris est l’animal choisi pour ce projet en raison des similitudes de son système cardiovasculaire avec celui des humains et de l’existence d’une lignée génétiquement modifiée portant une mutation responsable à l’état homozygote de cardiomyopathie dilatée chez l’humain. De plus, la souris est le modèle animal le plus utilisé dans ce champ de recherche, permettant ainsi des comparaisons avec d’autres études ou d’utiliser les résultats d’autres études afin de limiter le nombre d’animaux utilisés. Pour les traitements, les animaux seront utilisés à 28 jours (âge auquel les animaux passe à une alimentation entièrement solide). Pour obtenir un effet optimum, l’âge de début du traitement doit être le plus précoce possible. Pour l’exploration fonctionnelle du cœur, les animaux sont utilisés entre 2 et 7 mois.

Trois prélèvements de sang dans le sinus rétro-orbitaire, onze mesures de tumeur, trois injections dans la veine de la queue en tube de contention et trois sessions de mesure de l'haleine de 30 à 60 minutes : 63 souris athymiques nude vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Trente-neuf d'entre elles reçoivent en plus une greffe sous-cutanée de cellules cancéreuses du col de l'utérus. Le projet teste un promédicament censé libérer un anticancéreux dans la tumeur et, du même coup, une molécule volatile expirée dans l'haleine qui signalerait que le traitement agit. Le porteur écrit que ces souris immunodéprimées ont un phénotype dommageable, tout en affirmant que les conditions d'hébergement empêchent ce phénotype de s'exprimer.

Objectifs

Le cancer représente un problème de santé publique mondial et les outils thérapeutiques actuels ne permettent pas encore d’éradiquer sélectivement et efficacement les tumeurs solides. De plus, il est difficile de suivre l’efficacité d’une molécule anticancéreuse en temps réel, quel que soit la nature du cancer traité. La conception de molécules capables de traiter cette pathologie tout en émettant un signal témoignant de l’efficacité du traitement représente une alternative extrêmement prometteuse. Dans ce projet, nous souhaiterions introduire un nouveau concept qui repose sur un système d’administration d’un promédicament appelé le vecteur 1. Ce dernier est capable de se lier avec certaines molécules du sang de manière stable et il sera sélectivement activé par une enzyme présente en concentration élevée dans l’environnement de la plupart des tumeurs solides, libérant l’agent anticancéreux. L’agent anticancéreux libéré pénètre dans les cellules tumorales pour exercer son effet cytotoxique alors que la substance volatile est exhalée dans l’haleine des animaux. La mesure de la molécule volatile dans l’haleine et le sang des animaux traités pourrait constituer un traceur attestant la libération de l’agent anticancéreux. Afin de connaître le potentiel thérapeutique du vecteur 1, il est nécessaire d’évaluer ce concept sur des modèles animaux sains ou des individus ayant subi une greffe de cellules tumorales. Les modèles animaux sont indispensables à l’application de notre étude car la méthode de détection des substances volatiles dans l’haleine et le sang témoignant de l’efficacité de l’agent anticancéreux n’a nul équivalent in vitro ou in silico. La mesure simultanée du sulfure de carbonyle et une corrélation positive dans l’air expiré et dans le sang permettra de vérifier qu’une augmentation de sulfure de carbonyle libérée dans l’un ou l’autre compartiment est bien liée à l’activation de l’agent anticancéreux. Nous émettons l’hypothèse que l’administration intraveineuse du vecteur 1 permettra (1) le traitement sélectif des tumeurs grâce à la libération intratumorale de l’agent anticancéreux et (2) l’évaluation de l’efficacité du traitement au cours du temps par mesure des niveaux de molécules volatiles dans l’haleine et le sang des animaux. Ces deux aspects devraient uniquement être détectés chez les souris malades possédant un environnement tumoral riche en enzyme retrouvée autour de la plupart des tumeurs solides et absents chez les souris saines.

Bénéfices attendus

Notre étude menée in vivo démontrera à court terme que le suivi de la molécule volatile dans l'haleine et le sang des animaux permettra (1) la discrimination des souris porteuses de tumeurs par rapport aux individus sains, (2) la preuve de l'activation des vecteurs dans les tumeurs par l’enzyme retrouvée dans l’environnement de la plupart des tumeurs solides, (3) la prédiction de l'efficacité du traitement anticancéreux et (4) l'identification des animaux guéris ainsi que ceux avec une tumeur résiduelle tout au long du protocole thérapeutique avec le vecteur 1. Notre étude pourrait être profitable dans le domaine de la santé humaine car la molécule volatile ainsi que l’enzyme intratumorale étudiées dans ce projet constitueront des traceurs caractéristiques de l'état de santé du patient ce qui offrira de nombreux avantages. Ainsi, il sera possible de (1) suivre et d’expliquer les variations des niveaux de substance volatile présente dans l’air expiré des patients et dans la circulation sanguine en fonction du stade d’évolution de la maladie et (2) le concept global sera également étudié à des fins pronostiques.

Procédures

Une injection sous cutanée de cellules tumorales (J0) et 11 mesures de masses tumorales (2 fois par semaine) et 3 prélèvements sanguins seront réalisées sur les animaux greffés (39 souris) sous anesthésie gazeuse avec une durée de 5 min par acte. De plus, la pose d’une bague sur l’oreille (pour l’identification des souris) sera réalisée sur tous les lots d’animaux (63 souris) sous anesthésie gazeuse avec une durée de 5 min par acte. La totalité des animaux vigiles (63 souris) seront pesés 2 fois par semaine avec une durée de moins de 1 min par pesée. De plus, 3 injections intraveineuses dans la veine de la queue seront réalisées sur tous les lots d’animaux vigiles (63 souris) sous anesthésie locale dans des tubes de contention avec une durée de 5 min par acte. La substance volatile retrouvée dans l’haleine des animaux sera mesurée pendant 30 à 60 min 3 fois sur tous les animaux vigiles (63 souris) au cours de l’étude.

Impact sur les animaux

Les souris athymic nude immunodéprimées ont un phénotype dommageable. Néanmoins, les conditions d’hébergement de notre animalerie sont adaptées et compatibles pour le maintien de ces animaux génétiquement modifiés, ce qui permet que le phénotype dommageable ne s’exprime pas. La protubérance de la tumeur sous- cutanée peut être responsable d’une légère gêne dans la locomotion des animaux greffés. Les données récoltées au cours des précédentes études in vivo menées dans le laboratoire révèlent que la greffe de cellules tumorales du col de l’utérus n’entraîne aucune perte de poids chez les animaux. De plus, l’anesthésie gazeuse nécessaire lors de la greffe, des prélèvements sanguins et des mesures de la masse tumorale peut entraîner un stress léger et transitoire au cours du réveil des animaux. Les prélèvements sanguins peuvent provoquer un stress passager et des lésions potentielles du système veineux rétro-orbitaire qui sera réduit par la réalisation du geste sous anesthésie gazeuse et après application d’un anesthésiant local oculaire (tétracaïne 1%) avant le geste et ils seront espacés de 7 jours en alternant l’œil prélevé, permettant 15 jours de repos pour chaque œil. La pesée des animaux vigiles peut également engendrer un léger stress transitoire mais ce dernier n’est pas une nuisance car les animaux vont s’habituer aux manipulateurs pendant 15 jours avant le début de l’étude. Les injections vigiles seront réalisées en utilisant des tubes de contention ce qui pourra entraîner un stress passager pour les animaux. Néanmoins, les injections dureront 3 à 5 min, elles seront espacées au minimum de 7 jours et elles seront réalisées dans la veine de la queue en présence d’un anesthésique local (lidocaïne à 2%).

Devenir

Mise à mort sous anesthésie gazeuse pour prélèvements tissulaires et analyses histologiques.

Remplacement

Nous avons déjà réalisé tous les tests in vitro indispensables à la validation du concept en mesurant la réponse des cellules cancéreuses du col de l’utérus (cellules KB) au vecteur 1. En effet, nous avons stimulé ces cellules avec des doses croissantes de vecteur 1 et les résultats démontrent une baisse importante de la survie des cellules cancéreuses proportionnelle à la concentration de vecteur utilisée. De plus, nous avons pu détecter la présence de la molécule volatile en utilisant une fibre sur des cellules cancéreuses stimulées avec le vecteur 1. Enfin, nous avons identifié la présence de l’agent anticancéreux dans les cellules tumorales lorsque ces dernières sont en présence du vecteur 1. A présent, les expériences in vivo sur souris sont indispensables à la réalisation de notre projet scientifique. En effet, il n’existe pas de test in vivo ou in silico pour confirmer l’action de ce médicament « nouvelle génération ».

Réduction

Certaines études antérieures confirment que les vecteurs sensibles aux enzymes sont stables et non toxiques lorsqu’ils sont dans le sang. De plus, ils sont sélectivement ciblés au contact de l'enzyme retrouvée dans l'environnement de la plupart des tumeurs solides pour permettre la libération des agents anticancéreux. Il n’est donc pas nécessaire de réaliser une étude de toxicité en amont ni d’augmenter le nombre d’animaux nécessaires dans ce projet. Les données recueillies lors de ces précédentes expériences ont été utilisées pour affiner au mieux les procédures expérimentales. La « Règle des 3R » établie par Russel et Burch a été prise en compte et un test statistique a été réalisé afin de réduire au maximum le nombre d'animaux nécessaires à l'expérimentation, tout en assurant un nombre suffisant pour une étude optimale dans le but d’éviter de reproduire ces expériences.

Raffinement

Les souris athymic nude sont des animaux possédant un système immunitaire déficient. Les conditions d’hébergement contrôlées de l’animalerie sont compatibles et adaptées pour le maintien du statut sanitaire de ces animaux immunodéprimés, ce qui va permettre la non expression du phénotype dommageable. De plus, les actes chirurgicaux effectués sur les souris seront réalisés en conditions stériles pour éviter toute contamination. Les souris seront hébergées dans un environnement de température et d’hygrométrie répondant à la réglementation afin de s'assurer du bien-être des animaux tout au long de l’étude. Pour satisfaire leurs interactions sociales, elles seront maintenues en groupe de 5 individus par cage ventilée (500 cm²) dans un milieu enrichi avec des structures (nids...) et des outils adaptés (jouets, rognage de matériaux) afin de satisfaire leurs exigences comportementales. Avant de débuter les expérimentations, une période d’acclimatation de 15 jours permettra d’habituer les animaux aux expérimentateurs et au matériel. La fibre nécessaire à la mesure de la molécule volatile sera située en hauteur dans la cage et elle sera non invasive pour les animaux. Au cours de ce projet, la majorité des actes effectués sur les animaux (implantation des cellules cancéreuses, pose de la bague d’identification à l’oreille, mesure de la masse tumorale, prélèvements sanguins) seront réalisés sous anesthésie gazeuse en condition de température contrôlée (tapis chauffant) afin de réduire au maximum le stress et la douleur ressentis par les animaux. De plus, pour les prélèvements sanguins, un anesthésiant local oculaire sera administré en plus de l’anesthésie gazeuse pour limiter la douleur et ils seront espacés de 7 jours en alternant l’œil prélevé, permettant 15 jours de repos pour chaque œil. Les injections seront réalisées sur les animaux vigiles (veine de la queue) sous anesthésie locale pour minimiser la douleur. En effet, certains tests ont montré que le gaz utilisé lors de l’anesthésie perturbe les mesures de molécules volatiles. Tout au long de l’étude, l’état de chacun des animaux et leur comportement seront scrupuleusement vérifiés lors de visites quotidiennes en se référant à une grille d’évaluation des signes cliniques gradés établie pour chacun des individus permettant de définir des points limites suffisamment précoces pour prendre en charge l’apparition de signes de souffrance et de mal-être.

Choix des espèces

Nous avons choisi de travailler avec l’espèce souris car le développement tumoral est rapide et bien caractérisé chez ces animaux. Nous avons choisi de travailler avec le modèle des souris athymic nude car ces animaux se caractérisent par la présence d’une mutation qui engendre une déficience immunitaire, ce qui permet de limiter les réactions de rejet lors de la greffe des cellules tumorales. De plus, c’est un modèle de choix pour ce projet car d’après les résultats obtenus précédemment, ces souris immunodéprimées expriment des concentrations élevées d’enzyme retrouvée dans l’environnement de la plupart des tumeurs solides qui est indispensable à l’activation du promédicament (vecteur 1). Nous utiliserons des souris âgées de 8 semaines que nous allons acclimater aux manipulateurs et au matériel qui sera utilisé lors des expérimentations pendant 15 jours supplémentaires dans l’animalerie. Dans ces conditions et à cet âge de 10 semaines, les animaux auront fini leur croissance et se seront remis du stress du transport permettant ainsi d’avoir un poids stable qui est un critère important témoignant de leur état de santé.

316 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une injection de cellules tumorales pancréatiques leur donne des métastases au pancréas, aux poumons et au foie, avant jusqu'à neuf scanners sous anesthésie, quatre prises de sang et trois injections intraveineuses sur animal vigile. Le porteur signale une possible insuffisance respiratoire ou hépatique liée aux métastases, ainsi qu'une irritation de l'œil après prélèvement rétro-orbitaire. Sur le remplacement, il écrit que seul un modèle vivant reproduit la complexité de la réponse immunitaire antitumorale et conclut au caractère "nécessaire" du recours aux animaux non-humains.

Objectifs

D’un point de vue épidémiologique, le cancer du pancréas est projeté pour devenir, d’ici à 2040, la 4ème cause de décès par cancer. La majorité des patients présentent donc des pathologies avancées ou avec progression métastatique au moment du diagnostic. La survie globale à 5 ans des patients est inférieure à 10%. La plupart des approches thérapeutiques actuellement disponibles ciblent directement les cellules tumorales. Or d’un point de vue clinique, les cellules tumorales sont entourées par un tissu très dense appelé stroma tumoral, dont l’impact a été sous-évalué. Récemment, la présence de ce stroma massif a émergé en tant qu’acteur et contributeur à la fois à l’initiation et à la progression tumorale. Notre hypothèse est que le remodelage du stroma pourrait représenter une nouvelle opportunité thérapeutique dans le cadre du cancer du pancréas métastatique. Les objectifs de notre étude sont donc les suivants (1) Évaluer la croissance tumorale, caractériser le stroma tumoral et l’infiltrat immunitaire dans deux modèles murins métastatiques (2) Évaluer le potentiel thérapeutique d’une combinaison d’anticorps dans ces modèles métastatiques.

Bénéfices attendus

A court terme, les bénéfices du projet sont multiples : (1) Élucider les mécanismes impliqués dans la formation et le maintien du stroma tumoral dans le cancer du pancréas (2) Démontrer le remodelage du stroma tumoral via l’utilisation d’anticorps thérapeutiques (3) Proposer une nouvelle opportunité thérapeutique dans les cas de cancer du pancréas métastatique en démontrant l’impact du remodelage du stroma dans la prévention des mécanismes d’échappement. A long terme, les objectifs de ce projet ont pour but de conduire au développement de nouvelles thérapies dans le contexte préclinique et clinique appliqué à l’immuno-oncologie. En effet, le développement de modèles murins pour le cancer du pancréas en préclinique permet une meilleure représentativité de la pathologie en clinique et ainsi favorise la transposition d’informations scientifiques entre la préclinique et la clinique.

Procédures

Les animaux pourront subir le(s) effet(s) indésirable(s) suivant(s) : - Injection de cellules tumorales induisant des métastases pouvant entraîner une atteinte des organes cibles (pancréas, poumons, foie) - Prélèvements sanguins, sous anesthésie (durée maximale 2 minutes, une fois par semaine, 4 répétitions maximum) - Examens d’imagerie (scanner), sous anesthésie (durée maximale de 10 minutes, une fois par semaine, 9 répétitions maximum) -Injection intra-veineuse sur animaux vigiles (durée maximale 2 minutes, une fois par semaine, 3 répétitions maximum)

Impact sur les animaux

Les deux anticorps thérapeutiques, déjà utilisés dans de précédents protocoles pour d’autres types tumoraux n’induisent pas d’effet secondaires indésirables. Les nuisances attendues sont l’apparition de métastases pouvant induire une insuffisance respiratoire ou hépatique. Le prélèvement rétro-orbitaire pourra aussi provoquer une irritation de l’œil.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort afin de récupérer les organes cibles pour analyses histologiques et moléculaires

Remplacement

Seul un modèle in vivo chez l’animal peut permettre d’étudier la capacité tumorigénique et l’impact de traitements. En parallèle des analyses complémentaires seront réalisées in vitro à l’aide de lignées de cancer du pancréas métastatique. Cependant, ces modèles ont des limites et ne permettent pas de reproduire la complexité de la réponse immunitaire antitumorale observée in vivo, c’est pourquoi le recours aux modèles animaux est nécessaire dans notre projet.

Réduction

Le nombre maximal de souris utilisées dans ce projet a été calculé au minimum pour obtenir des résultats statistiquement interprétables et reproductibles.

Raffinement

La bonne connaissance des modèles expérimentaux, le suivi adapté de points limites précoces et clairement définis, et la manipulation des animaux par des personnes compétentes en expérimentation animale permettent de limiter au maximum toute douleur ou souffrance des animaux. Dans le cadre du présent projet l'apparition de signes généraux (par exemple : difficultés respiratoires, hypothermie, perte de poids >20% du poids maximal) constituent des points limites qui conduirais à la mise à mort afin de limiter toute souffrance des animaux. Nous évaluerons l’état de bien être ou de souffrance des animaux au minimum 2x/semaine.

Choix des espèces

La souris est l’espèce animale la plus pertinente pour l’étude du cancer du pancréas. Bien qu’il existe des différences entre l’immunologie murine et humaine, de nombreuses découvertes effectuées chez la souris sont transposables chez l’homme. Dans le cadre de ce projet, des souris âgées entre 6 et 7 semaines seront utilisés car ce stade de développement est standard pour les études visant à comprendre des mécanismes au niveau du système immunitaire.

150 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, chacune passant cinq semaines seule en cage à cause de la prothèse fixée sur son crâne. Deux interventions chirurgicales, de 45 à 90 minutes puis de 90 à 120 minutes, ouvrent la peau et le crâne pour une injection stéréotaxique et la pose d'une lentille dans le cerveau. Les souris sont ensuite habituées à porter un appareil d'imagerie sur la tête, puis soumises à une tâche d'apprentissage que le porteur qualifie de légèrement désagréable. L'étude vise la compréhension des mécanismes de la mémoire, les retombées annoncées pour Alzheimer ou Parkinson étant renvoyées à un "à terme" sans échéance.

Objectifs

La mémoire est la clé de notre existence. Les mécanismes fondamentaux de la mémoire ont été étudié depuis plusieurs décennies par les neuroscientifiques, mais c’est seulement récemment que la démonstration expérimentale des conséquences physiologiques de l’expérience vécue et de sa rétention sur le cerveau a été possibles. Il a notamment été montré que des groupes de neurones – les cellules constituant le cerveau et briques élémentaires de la cognition – dispersés dans diverses régions cérébrales étaient nécessaires et suffisants pour permettre l’encodage et le rappel de la mémoire. Ces groupes constituent l’engramme. L’objectif global de notre projet est de comprendre les processus d'encodage et de stockage de la mémoire, chez les mammifères. Pour mener ces études, nous souhaitons étudier, en temps réel, l’activité des neurones du cortex préfrontal impliqués dans une tâche d’apprentissage associatif. Nous analyserons, ensuite, l’activité associé aux différentes phases de la tâche, ainsi que la réactivation de ces neurones dans les jours qui suivent la séance d’apprentissage.

Bénéfices attendus

Notre objectif est la compréhension des mécanismes fondamentaux de la mémoire. Néanmoins, leur bonne connaissance nous permettra à terme de mieux comprendre les pathologies qui sont associées à des troubles de la mémoire, comme les maladies neurodégénératives - Alzheimer, Parkinson – ainsi que les pathologies génétiques liées aux déficits cognitifs.

Procédures

Tous les animaux seront soumis à deux interventions chirurgicales sous anesthésie et analgésie : la première durera environ 45 à 90 minutes, et la deuxième durera de 90 à 120 minutes. En outre, ils subiront une intervention sous sédation (sans acte invasif) d'une durée d'environ 60 minutes pour la pose d'une prothèse sur la tête. Pour des raisons techniques liées à la présence d'une prothèse, il est nécessaire d'adapter les conditions d'hébergement. Les animaux seront hébergés individuellement pendant une période de 5 semaines, avec des périodes d'échange entre congénères. Les animaux seront progressivement habitués à accepter la pose d'un appareil d'imagerie sur leur tête au cours de séances d'entraînement, dont la durée augmentera progressivement de 2 à 30 minutes. Par la suite, les animaux effectueront une tâche comportementale légèrement désagréable d'environ 30 minutes en présence de l'appareil d'imagerie, qui sera positionné sur leur tête. Le lendemain, ils seront de nouveau exposés à la tâche comportementale, cette fois pendant environ 20 minutes.

Impact sur les animaux

Les animaux seront soumis à deux interventions chirurgicales sous anesthésie et analgésie : le risque d'inconfort, de douleur modérée de 2 jours, d'infection et/ou de perte de poids est inhérent suite à l'incision de la peau, la craniotomie, l'injection stéréotaxique, l'installation de la lentille GRIN et la réalisation des points de sutures. Ils seront à nouveau endormis, exposant ainsi un risque d'hypothermie ou de problèmes respiratoires temporaires. Ils seront soumis à une tâche comportementale légèrement désagréable et stressante pour l'animal. Ils seront entraînés à porter un appareil d'imagerie sur leur tête, ce qui représente une contrainte pour la posture de l'animal. La pose d'une prothèse implique également une contrainte pour l'animal, ce qui nous obligera à adapter les conditions d'hébergement par le séparateur en plexiglasse.

Devenir

L'ensemble des animaux est euthanasié à la fin de la procédure afin de réaliser des expériences histologiques.

Remplacement

En l’état actuel de nos connaissances, la recherche proposée ne peut pas être substituée par des approches in silico car le projet traite de fonctions cérébrales complexes à la base de la mise en place de la mémoire chez les mammifères. Il n’y a donc aucune alternative à l’utilisation d’animaux. La culture cellulaire n’est pas appropriée car les propriétés synaptiques de réseaux sont modifiées dans ces préparations. Déterminer comment les informations cognitives et sensorielles sont traitées exigent que l'animal soit intact.

Réduction

Nous avons réfléchi à notre projet de recherche de façon à réduire au minimum le nombre d’animaux utilisés. La conception expérimentale soigneuse de notre projet permettra une stratégie de réduction à minima de nombre des animaux nécessaires à l’exploitation statistique des résultats. Pour estimer correctement le nombre d'animaux nécessaires, nous avons sollicité l'avis de deux experts renommés dans le domaine. Dans une optique de réduction, nous avons également prévu des études pilotes permettant l’évaluation de la faisabilité technique de certains aspects de notre étude. Nous avons également intégré une stratégie permettant une évaluation précoce de nos résultats au fur et à mesure dès leur obtention. Cela nous offrira, si nécessaire, la flexibilité de réduire le nombre d'individus requis pour atteindre nos objectifs scientifiques, tout en garantissant la validité et la robustesse de nos conclusions.

Raffinement

i) Surveillance quotidienne. ii) Vérification de l'état de l'animal avant et après chaque expérience ou manipulation. iii) Perfectionnement des procédures chirurgicales pour réduire le risque de douleur ou de souffrance : utilisation d'une crème pour les yeux et d'un tapis chauffant pour maintenir la température de l'animal. Utilisation d'anesthésiques et d'analgésiques pour chaque intervention chirurgicale. Ajout d'un analgésique local à longue durée d'action et d'un anti-inflammatoire lors de la deuxième intervention chirurgicale. iv) Application de soins préventifs après la chirurgie v) Animaux manipulés quotidiennement avant les séances de comportement afin de réduire le niveau de stress. vi) Entraînement à la porte de l'appareil d'imagerie, vii) Utilisation des techniques de manipulation prévu pour réduire le stress de la manipulation viii) Habituation à la salle de comportement, ix) Définition de points limites spécifiques et de mesures conservatrices pour chaque phase de la procédure. x) Mécanismes d'intégration des nouvelles techniques de perfectionnement : formation régulière des expérimentateurs, consultation de sites éducatifs en bien être animal, consultation d'experts dans le domaine.

Choix des espèces

La souris est une espèce de choix pour les études sur le système nerveux central des mammifères. L’organisation du système nerveux central de cette espèce est proche de celle de l’homme, ce qui permet une extrapolation des résultats obtenus chez cette espèce à l’espèce humaine afin de mieux comprendre l’importance des mécanismes neuronaux sur l’adaptation comportementale. De plus, les modèles génétiques murins sont des modèles d'expérimentation animale de choix pour l’étude du système nerveux en conditions pathologique. Le projet sera réalisé sur des animaux de 6 à 32 semaines d’âge, ce qui correspond chez cette espèce à l’âge adulte. Leur poids et leur taille sont stabilisés, et la taille du cerveau est homogène garantissant ainsi une bonne reproductibilité des sites d’injection.

Cinq injections quotidiennes pour déclencher des polypes intestinaux, puis pour d'autres lots une greffe de polype sous la peau ou une injection de cellules tumorales dans le rectum irrité ou le cæcum : 630 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Le porteur annonce des mises à mort avant l'apparition de gros polypes susceptibles d'altérer la santé, tout en reconnaissant que ces polypes peuvent provoquer un mal-être plus tôt que prévu. Il affirme par ailleurs que ces deux lignées transgéniques ne développeront jamais de cancer, alors que le projet vise à repérer les polypes capables de se transformer en cancer et de métastaser au foie. Les souris sont tuées à la fin de chaque procédure pour prélever les tumeurs intestinales, et immédiatement si un point limite est atteint.

Objectifs

L'objectif du projet est de caractériser de façon très approfondie l'hétérogénéité des polypes (tumeur benigne) intestinaux pré-cancéreux afin d'identifier des marqueurs de prédiction de leur progression ou non en cancer. Pour ce projet, nous utiliserons des modèles de souris qui développent spontanément des polypes dans l'intestin. Ces modèles sont très pertinents pour la bonne réalisation de notre projet grâce ils représentent très bien ce qu'il se passe chez l'homme. Dans un premier temps, nous caractériserons les différences entre les polypes selon leur localisation et leur taille. Certains polypes seront utilisés pour l'étude de l'expression de gènes, d'autres seront utilisés pour la caractérisation de la présence de vaisseaux sanguins et lymphatiques, de fibroblastes et de cellules immunitaires. Dans un deuxième temps, nous identifierons le profil de facteurs protéiques produits localement par ces polypes ainsi que ceux libérés dans la circulation sanguine. Puis, nous avons pour objectif d'identifier quels sont les polypes qui ont la capacité à se transformer en cancer et à migrer dans d'autres organes vitaux tels que le foie, site préférentiel de métastases dans le cancer du côlon.

Bénéfices attendus

Grâce à la caractérisation approfondie de l’hétérogénéité des polypes intestinaux avec l’identification de signatures géniques, l’infiltration inflammatoire et de facteurs protéiques solubles locaux mais aussi dans la circulation, nous espérons identifier un ou des marqueurs sanguins spécifiques qui permettront de distinguer les polypes qui ont ou non le potentiel de se transformer en cancer. Ce projet est très pertinent en cancérologie puisqu’à l’heure actuelle, il n’y a pas de marqueurs sanguins spécifiques qui permettent de différencier les polypes à faible risque de ceux à haut risque de progresser en cancer du côlon. Si nous arrivons à mettre en évidence un ou des marqueurs sanguins qui permettent de savoir si le patient est en train de développer un adénome qui a le potentiel de se transformer en cancer, cela permettra d’éviter des coloscopies de dépistage inutiles et sûrement une compliance plus importante grâce à ce test de dépistage sanguin, pas seulement par rapport à la coloscopie mais aussi par rapport au dépistage Hemocult. D’après la littérature et les cliniciens, il y a un réel besoin de trouver une méthode alternative de dépistage précoce qui sera rapide, non invasive, peu couteuse et qui pourra être utilisée sur une plus grande population, pour dépister un adénome douteux même chez des patients asymptomatiques.

Procédures

Les animaux trangéniques (nous utilisons 2 modèles différents, 330 animaux au total) vont recevoir des injections d'une molécule à des doses non toxiques afin d'induire le développement de polypes spécifiquement dans l'intestin (durée de l'injection par animal : 10 sec). Les animaux recevront 5 injections au total, 1 par jour pendant les 5 premiers jours. Afin de déterminer le potentiel des polypes à se transformer en cancer et à former des métastases, les souris contrôles vont être soumis à des procédures chirurgicales de quatre types différents : Injection sous la peau de cellules issues de polypes (50 souris, chirurgie de 10-15min), greffe sous la peau d'un polype entier (50 souris, chirurgie de 10-15min), injection de cellules issues de polypes dans le rectum" irrité" (100 souris, chirurgie de 10-15min) et finalement injection de cellules de polypes dans le cecum (100 souris, chirurgie de 10-15min) (25-30min).

Impact sur les animaux

Le développement de polypes dans l'intestin sera induit chez les souris transgéniques qui seront euthanasiées avant que les souris ne commencent à développer de gros polypes qui peuvent vraiment altérer la santé de l'animal. Mais la présence de ces polypes dans l'intestin peuvent induire chez certains animaux un mal être plus tôt que prévu. La molécule aux doses utilisées n'est pas toxique pour les animaux mais son injection va induire un léger stress et une douleur de courte durée au point d'injection. Les injections de cellules de polypes en sous-cutanée va induire un léger stress et une douleur de courte durée au point d'injection. Les autres nuisances proviendront des actes chirurgicaux : des douleurs pré et post-chirurgicales. Si les cellules de polypes poussent et se transforme en masse ou tumeur, cela peut induire de la douleur.

Devenir

Les animaux seront euthanasiés à l'issue de chaque procédure pour effectuer les prélèvements nécessaires au projet tels que les tumeurs intestinales. Si un des points limites est observé avant le temps suggéré pour chaque procédure, l'animal sera immédiatement euthanasié. Une grille de scoring pour chaque procédure sera mise en place.

Remplacement

L'utilisation des modèles murins de tumorigenèse intestinale précoce tels que les modèles décrits dans ce projet, est le seul moyen pour répondre au mieux aux questions posées dans ce projet. Il n'existe pas aujourd'hui de modèle in vitro pouvant récapituler l'hétérogénéité et la complexité des adénomes.

Réduction

Le nombre de souris que nous devons inclure dans nos expériences a été calculé rigoureusement pour réduire un maximum le nombre d'animaux tout en gardant une puissance statistique adaptée. Pour le projet, nous avons besoin de prélever plusieurs adénomes sur la même souris, des adénomes de tailles différentes et surtout à des localisations différentes dans l'intestin dans les 2 modèles animaux transgéniques. Parfois certaines souris développent moins d'adénomes que d'autres ou sont localisées à un certain endroit de l'intestin et moins dans les autres. Pour l'étude de la progression tumorale, nous avons des mises au point à faire pour déterminer quel modèle sera le plus adapté pour étudier la progression tumorale (injection de cellules ou greffe d'adénome en sous-cutanée) et métastatique (caecale ou rectale). Cependant, si nous voyons qu'une procédure fonctionne et est appropriée pour répondre à notre question pour le projet, nous arrêterons les autres procédures et n'utiliserons pas toutes les souris demandées. De plus, pour ce projet, nous pouvons utiliser les mâles et les femelles.

Raffinement

En plus des bonnes conditions d'hebergement, nous éviterons les animaux isolés et si un mâle doit être isolé, une femelle de compagnie agée sera rajoutée dans la cage. Une grille de scoring avec des points limites adaptés à chaque procédure sera utilisée pour éviter des douleurs inutiles aux animaux. Pour les chirurgies, les animaux seront anesthésiés et recevront des analgésiques (locaux et sous-cutané) en pré- et post-opératoire.

Choix des espèces

Notre projet utilisera deux modèles de souris transgéniques car il sont les plus pertinents pour répondre à nos questions. Dans ces 2 modèles de souris, les animaux vont développer des polypes spécifiquement dans l'intestin et ne développeront jamais en cancer. C'est pour cela que nous avons choisi ces 2 modèles qui sont très proches de ce qu'il se passe chez l'homme pour essayer de déterminer un ou des marqueurs de prognostique de risque à développer un cancer. Les animaux recevront la molécule pour induire les polypes à 8 semaines (quand l'intestin est mature) et seront ensuite utilisées pour le projet 5 mois après l'administration du produit. Concernant les chirurgies, les souris contrôles seront utilisées entre 6 et 8 semaines.

260 souris vont être utilisées, chacune passant onze échographies cardiaques sous anesthésie entre deux et sept mois, et 120 d'entre elles recevant en plus 75 gavages, un tous les deux jours pendant cinq mois. Les procédures impliquent un niveau de souffrance modéré et toutes les souris sont tuées à sept mois, le cœur prélevé lors d'une chirurgie terminale. La lignée utilisée développe à partir de quatre mois une cardiomyopathie dilatée qui évolue en insuffisance cardiaque, avec une cyphose, environ 20 % de perte de poids et une espérance de vie réduite. Le porteur écrit que la complémentation alimentaire testée "ne provoque aucune nuisance" et devrait plutôt être bénéfique, sur des animaux dont la maladie est justement ce qui les rend utiles.

Objectifs

Les objectifs de ce projet sont de comprendre la contribution d’une voie de signalisation moléculaire à la pathogenèse de la cardiomyopathie dilatée (CMD) et d’identifier de potentielles cibles thérapeutiques. La CMD se caractérise par une dilatation du ventricule gauche, une réduction de la fonction systolique possiblement associée des arythmies. Malgré l'efficacité des traitements classiques de l'insuffisance cardiaque, la CMD présente un taux élevé d'hospitalisations qui impose une charge financière aux systèmes de santé, liée à l’implantation de stimulateurs cardiaques et/ou des procédures de transplantation. Il est donc nécessaire de poursuivre l’étude des mécanismes physiopathologiques pour identifier des cibles thérapeutiques actionnables afin d’arrêter ou inverser le cours de cette maladie cardiaque. Plusieurs études ont montrées que la modulation la voie de signalisation moléculaire étudiée à l’aide de petites molécules présentent un intérêt croissant pour le traitement de la CMD. Si un nombre important de ces études expliquent les effets bénéfiques par l’activation de voies cellulaires connues, peu d'entre elles ont exploré l'impact de cette voie de signalisation dans la CMD. Des recherches complémentaires sont nécessaires pour comprendre dans quelle mesure cette voie de signalisation moléculaire étudiée joue joue un rôle dans le développement de la CMD. Nous proposons d’identifier l’ensemble des protéines impliquées dans cette voie de signalisation dans le cœur d’un model murin de CDM, d’identifier les protéines d’intérêt et d’étudier le rôle de ces protéines dans la CDM. Pour y parvenir, nous administrerons des molécules régulatrices de cette voie de signalisation par gavage ou injection intraveineuse. La fonction cardiaque des animaux sera évaluée en échographie. Apres traitement nous procèderons à l’analyse protéomique, biochimique et moléculaire des cœurs extrait des animaux traités.

Bénéfices attendus

Le bénéfice premier de cette étude est de mettre en évidence un nouveau mécanisme de signalisation moléculaire impliqué dans le développement de la cardiomyopathie dilatée. L’identification de ce nouveau mécanisme ouvrira la voix à de nouvelles perspectives thérapeutiques qui seront étudiées à la suite de ce projet. La cardiomyopathie dilatée à une incidence estimée supérieure à 1 pour 2500 individus, les principales causes de mortalité de la CMD proviennent d’insuffisance cardiaque (70 pourcent) et d’arythmies (30 pourcent). Le développement de nouvelles approches thérapeutiques est donc d’un intérêt majeur en matière de politique de santé publique.

Procédures

Evaluation de la fonction cardiaque en échographie. 260 animaux de l’âge de 2 à 7 mois tout les quinze jours sur animal anesthésié. Soit 11 échographies par animal. Chaque échographie dure environ 5 minutes. Traitement par gavage. 120 animaux de l’âge de 2 à 7 mois tous les deux jours sur animal vigil. Soit 75 gavages par animal. Chaque gavage dure environ 30 secondes. Injection intra péritonéales. 164 animaux à l’âge de 7 mois sur animal vigil. Soit une fois par animal. Une injection dure environ 30 secondes. Injection intraveineuse. 160 animaux, une fois à l’âge de 3-5 jours sur animal vigil. Soit une fois par animal. Une injection dure environ 30 secondes. Chirurgie terminale sous anesthésie et analgésie: 164 animaux à l’âge de 7 mois. Soit une fois par animal. Une chirugie dure environ 10 minutes.

Impact sur les animaux

Le modèle murin de cardiomyopathie à un phénotype dommageable qui débute à 4 mois avec l’apparition progressive d’une cardiomyopathie dilatée d’abord légère et qui évolue vers 7 mois en insuffisance cardiaque. Cette progression de l’atteinte cardiaque est corrélée à une atteinte progressive et moins sévère des muscles squelettique, l’apparition d’une cyphose légère et une perte de poids d’environ 20 pour cent par rapport au poids de l’animale à 4 mois. Ce phénotype réduit l’espérance de vie des animaux. Le régime alimentaire des animaux sera complémenté par un composé impliqué dans la voie de signalisation moléculaire d’intérêt. Cette complémentation ne provoque aucune nuisances ou d’effets indésirables sur les animaux à long terme et devrait plutôt avoir un effet bénéfique. Toutefois, la méthode de délivrance par gavage peut générer un stress et une légère irritation au niveau de l’œsophage. Les injections nécessaires à ce projet peuvent générées un stress et une légère douleur lors de l’injection intraveineuse et en post injection pendant quelques jours.

Devenir

L'ensemble des animaux (260) sera euthanasié pour prélèvements d'organes. Le prélèvement des organes et notamment le cœur est indispensable pour effectuer les analyses nécessaires pour répondre à la question scientifique abordée dans ce projet.

Remplacement

Les cardiomyocytes adultes ayant atteint un état de différenciation terminale ne se divise pas. Il est par conséquent impossible d’en dériver une lignée cellulaire stable. Les cardiomyocytes adultes se conservent en culture primaire que quelques jours et ne peuvent pas être transfecté par des agents de transfection non viraux. D'autre part, aucun modèle d'expression in vitro ne reproduit les conditions physiologiques spécifiques du cardiomyocyte (expression de protéines spécifiques dans des domaines cellulaires spécifiques). Bien qu’il existe des lignées cellulaires derivée de cellules souches, celles ci ne récapitulent la physiologie d’un cœur que partiellement. Elles seront toutefois utilisées pour tester certaine de nos hypothèses qui ne nécessitent pas de modèle animal.

Réduction

Dans le but de réduire le nombre d'animaux utilisés, nous utiliserons les contrôles les mieux adaptés et nous n'utiliserons que des préparations virales dont le titre aura été évalué afin d'utiliser la dose minimum efficace dans la transduction in vivo. Nous utiliserons les données acquises sur tous les animaux : mâles et femelles, sauvages et mutés. Les fonds génétiques des souris sauvages et transgéniques sont identiques. La lignée mutée produisant exclusivement des animaux homozygotes mutés, les animaux sauvages seront achetés auprès d’un fournisseur agréé. Le fait d'injecter les virus chez des souriceaux entre 3 et 5 jours de vie nous permettra d'exploiter toutes les naissances, quel que soit le jour de la semaine où elles surviennent du fait des accouplements continus (pas d'injection le week-end) et ne pas faire naître d'animaux non nécessaires au projet. Pour n’utiliser que le nombre d’animaux nécessaire à ce projet, nous avons recourt au service d’un biostatisticien pour nous épauler dans l’élaboration de notre plan expérimental. Au total nous utiliserons 260 animaux.

Raffinement

Les animaux seront observés tous les jours par les membres qualifiés de l'animalerie et tout comportement anormal sera directement communiqué à la personne responsable du projet. Les animaux sont stabulés en portoirs ventilés avec un système d'abreuvement automatique et un accès ad libitum à la nourriture. Les conditions de température et d'hygrométrie sont contrôlées et monitorées. Les animaux sont hébergés avec leurs congénères, 6 par cage maximum pour les cages après sevrage, jusqu'à 15 (souriceaux et reproducteur) pour les cages de reproduction. Les conditions d'élevage, d'hébergement, de soins et les méthodes utilisées seront les plus appropriées pour réduire au maximum toute douleur, souffrance ou angoisse que pourraient subir les animaux: enrichissement du milieu (lanières de papier Kraft, maisons en carton), acclimatation d'une semaine avant toute manipulation, hébergement en groupe, formation technique des utilisateurs. Les points limites seront évalués régulièrement. Si un animal dépasse ces points limites, il sera euthanasié. Afin de prévenir au maximum l’irritation liée au gavage, nous utilisons des sondes de gavage en plastique souple dont la longueur et le diamètre sont adaptés à la morphologie de l’animale. Afin de réduire au maximum la douleur chez les animaux utilisés, nous privilégierons les injecterons par voie systémique afin d’éviter une chirurgie cardiaque lourde. Dans le but de limiter au maximum le nombre de manipulations réalisées sur les souriceaux, leur stress ainsi que celui de leur mère pour favoriser leur survie, nous identifierons par tatouage les souriceaux injectés. Pendant tout le temps que durera l'injection d'une portée, les souriceaux seront séparés de leur mère et gardés ensemble dans un peu de litière provenant de leur cage, puis ils seront rendus ensemble à leur mère en les déposant hors du nid. Nous vérifierons qu'ils sont bien repris en charge par la mère et ramenés au nid. Les caractéristiques physiologiques cardiaques de la maladie seront évaluées par des méthodes non invasives. Un protocole d’anesthésie/analgésie est mis en place pour tous les animaux impliqués dans la procédure de chirurgie sans réveil.

Choix des espèces

La souris est l’animal choisi pour ce projet en raison des similitudes de son système cardiovasculaire avec celui des humains et de l’existence d’une lignée génétiquement modifiée portant la mutation d'intérêt responsable à l’état homozygote de cardiomyopathie dilatée chez l’humain. Cette mutation est aussi présente dans notre modèle cellulaire de cardiomyocyte dérivés de cellules souches, ce qui rend comparable les résultats obtenus dans les deux modèles d’études. De plus, la souris est le modèle animal le plus utilisé dans ce champ de recherche, permettant ainsi des comparaisons avec d’autres études ou d’utiliser les résultats d’autres études afin de limiter le nombre d’animaux utilisés. Nous utiliserons des souris à différents stade de la progression de la pathologie étudiée (3, 5, et 7 mois) afin d’avoir une analyse complète du phénomène. De plus nous utiliserons des souriceaux pour l’injection de molécules d’intérêts. Cela présente l’avantage de diffuser ces molécules à l’ensemble des organes de l’animal, de limiter la réponse immunitaire et d’éviter un acte chirurgical lourd dans le cas de l’utilisation d’animaux plus âgés.

Deux chirurgies cérébrales à cinq jours d'intervalle, la première pour déclencher une épilepsie, la seconde pour reprogrammer les cellules gliales en neurones : sur 561 souris, 516 passent sur la table stéréotaxique et 378 y reviennent une seconde fois, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Toutes sont tuées entre trois jours et huit semaines après l'opération pour le prélèvement du cerveau. Les 327 souris transgéniques reçoivent en plus deux injections par jour pendant deux semaines pour déclencher l'expression de leur transgène, après une biopsie de la queue au sevrage. Le porteur écrit que l'état de mal épileptique qui suit la chirurgie "n'est pas douloureux", que les crises ultérieures ne le sont pas davantage et que les troubles de mémoire et l'anxiété observés n'induisent pas de douleur, tout en déclarant l'ensemble du projet en souffrance modérée.

Objectifs

Le cerveau adulte est incapable de se régénérer, ce qui veut dire que les neurones détruits lors d’une pathologie sont définitivement perdus et les symptômes associés permanents. Dans de nombreuses pathologies, la mort des neurones est associée à la multiplication de cellules non neuronales, les cellules gliales ou glies, qui vont changer d’état et devenir réactives. Récemment, la reprogrammation cellulaire, qui consiste à transformer les cellules gliales en nouveaux neurones, a émergé comme une nouvelle stratégie thérapeutique afin de remplacer les neurones perdus et restaurer les fonctions cognitives. Plusieurs équipes, dont la nôtre, ont déjà démontré qu’il était possible de reprogrammer différentes catégories de cellules gliales en nouveaux neurones en exprimant dans les glies des facteurs de reprogrammation. Plus spécifiquement, nous avons récemment démontré dans un modèle d’épilepsie chez la souris que les cellules gliales qui se multiplient dans les premiers temps de la pathologie peuvent être reprogrammées en nouveaux neurones, dits induits, capables de réduire de moitié les crises d’épilepsie. Ces résultats démontrent pour la première fois l’intérêt de la reprogrammation cellulaire pour le traitement des épilepsies. Cependant, il reste encore beaucoup de choses à comprendre sur les mécanismes impliqués dans la reprogrammation des glies en neurones. En particulier, le type de cellules gliales qui est reprogrammé avec succès reste à ce jour inconnu. Par ailleurs, il est important de comprendre si la multiplication et la réactivation de ces cellules gliales impacte leur capacité à être reprogrammées en neurones. Enfin, il est essentiel d’étudier les changements de l’expression des gènes des cellules gliales permettant l’expression progressive des gènes neuronaux durant la reprogrammation. Notamment le rôle spécifique d’acteurs épigénétiques, c'est-à-dire d’acteurs capables de contrôler l’expression des gènes, dans ce processus reste à être élucidé. Utilisant un modèle murin d’épilepsie, les objectifs du présent projet sont : 1) Déterminer quel type de cellules gliales peut être reprogrammé durant la phase de développement de l’épilepsie. 2) Comprendre comment les gènes des cellules gliales de départ et leur modification impacte la reprogrammation des glies en neurones. Ceci permettra d’identifier ce qui rend certaines glies reprogrammables. 3) Évaluer le rôle spécifique de deux acteurs épigénétiques dans la reprogrammation glie-neurone.

Bénéfices attendus

Le cerveau adulte étant incapable de se régénérer, le développement de stratégies thérapeutiques visant à remplacer les neurones perdus en cas de traumatisme ou de maladie cérébrale pourrait avoir à terme un fort impact dans le domaine de la santé. Nous avons précédemment démontré que la reprogrammation cellulaire, qui consiste à convertir les cellules gliales résidant au site de la lésion en neurones induits fonctionnels, permettait de réduire les crises dans un modèle murin d’épilepsie réfractaire aux médicaments. Ces résultats sont très encourageants et représentent une première preuve de concept de l’utilisation de la reprogrammation pour le traitement des épilepsies. Cependant, de nombreuses limites doivent être surmontées avant de pouvoir envisager une thérapie en clinique (ex: identification du type de glies reprogrammées, impact de la prolifération, rôle des facteurs épigénétiques). En nous permettant de comprendre les mécanismes impliqués dans la reprogrammation cellulaire des glies réactives proliférantes, ce projet donnera des pistes essentielles pour dépasser ces limites et envisager des thérapies cellulaires futures pour le traitement des épilepsies pharmacorésistantes. Par ailleurs, une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la reprogrammation cellulaire ouvrira la porte vers la généralisation de cette stratégie à d’autres pathologies où la prolifération gliale est limitée.

Procédures

Une partie du projet implique des animaux transgéniques (327 souris) pour lesquels il est nécessaire de déterminer le génotype. Une petite biopsie de queue est réalisée au sevrage afin de mesurer la présence des transgènes par PCR. Elle sera réalisée en moins d’1 min et sous anesthésie locale pour éviter toute douleur. Plusieurs injections d’un produit (2X/jour pendant 2 semaines) sont ensuite nécessaires pour déclencher l’expression du transgène chez ces animaux. Chaque injection est réalisée rapidement (

Impact sur les animaux

Les animaux subiront une à deux chirurgies stéréotaxiques sous anesthésie générale complétée d’une analgésie locale. Il est nécessaire d’immobiliser l’animal en le prenant par la peau du dos pour injecter les produits anesthésiques et analgésiques. Cette immobilisation entraîne un léger inconfort et du stress pendant quelques secondes. La piqûre d'aiguille pour l’injection entraîne une douleur légère très brève. Le traitement de la douleur post-opératoire s’effectue par plusieurs injections d’analgésiques. La piqûre d’aiguille pour l’injection induit une douleur légère très brève. Dans les heures suivant la chirurgie visant à générer le modèle murin d’épilepsie, les animaux sont en « état de mal épileptique » non convulsif, c’est-à-dire que des décharges de pointes sont enregistrées sur un EEG dans leur cerveau. Celui-ci est associé à un arrêt du comportement naturel et à la présence de stéréotypies. Cet état de mal n’est pas douloureux mais les animaux vont moins s’alimenter durant cette période, pouvant entraînant une perte de poids transitoire (48h). Une fois cette période passée, le comportement des animaux est normal malgré la survenue de crises d’épilepsie focales non convulsives dans l’hippocampe. Celles-ci sont non douloureuses mais s’accompagnent de l’arrêt de l’activité de l’animal. Par ailleurs, les animaux épileptiques présentent quelques légers troubles de mémoire et une faible élévation de l’anxiété. Ces légers troubles n’impactent pas le comportement général de l’animal, ni sa capacité à se déplacer et se nourrir. Ils n’induisent pas non plus de douleur. Le génotypage des souris transgéniques sera effectué par biopsie d’un petit morceau de queue sur animal vigile sous analgésie locale. Ceci nécessite l’immobilisation des animaux qui peut entraîner inconfort et stress. Ces animaux recevront par ailleurs plusieurs injections d’un produit permettant de déclencher l’expression du transgène (2X/j pendant 10j). La piqûre d’aiguille pour l’injection induit une douleur légère très brève.

Devenir

Les expériences réalisées dans ce projet nécessitent de prélever le cerveau pour soit (1) isoler les cellules gliales de départ et celles en cours de reprogrammation et analyser quels gènes sont exprimés, soit (2) effectuer des analyses histologiques directement sur tranches de cerveau. Ces différentes analyses n’ont pas d’alternative qui éviterait la mise à mort des animaux.

Remplacement

Ce projet consiste spécifiquement à étudier, dans le contexte de l’épilepsie, ce qui rend les glies qui se multiplient lors des phases précoces de la maladie particulièrement sensibles à la reprogrammation. De plus, l’environnement cérébral, dont la complexité ne peut pas être reproduite en culture, a un impact sur la reprogrammation glie-neurone. Ceci ne peut donc être étudié que dans le cerveau d’un animal rendu épileptique.

Réduction

Toutes les expériences sont planifiées avec le nombre minimal d’animaux permettant de garantir des résultats robustes, nombre qui a été déterminé préalablement grâce à des calculs statistiques et basé sur les données de la littérature. Pour déterminer les différences dans l’expression des gènes dans les cellules gliales de départ et au cours de la reprogrammation, nous effectuerons différentes techniques d’analyse sur les mêmes cellules, permettant ainsi de réduire de moitié le nombre d’animaux utilisés dans ces expériences. Par ailleurs, ces expériences permettront de générer un grand nombre de données dont l’analyse s’étendra au-delà de ce projet. Des analyses comparées de ces données avec d’autres présentes dans la littérature devraient permettre d’étudier un certain nombre de questions sans passer par l’utilisation de nouveaux animaux. Enfin, nous avons défini des points d’arrêt à différentes étapes du projet nous permettant d’évaluer si nous devons procéder ou non à la suite des expériences en fonction des résultats déjà obtenus. Ceci permettra de réduire le nombre d’animaux utilisés le cas échéant.

Raffinement

Toutes les chirurgies se dérouleront sous anesthésie générale et analgésie locale renforcée pour éviter toute douleur ou souffrance durant l’opération. Pour éviter toute douleur postopératoire, les animaux recevront par ailleurs plusieurs injections d’analgésique. Une surveillance sera mise en place en postopératoire avec un suivi renforcé dans les 72h post-chirurgie. Les animaux seront scorés selon une grille d’évaluation clinique adaptée à notre étude. En cas de signes de douleur, les animaux recevront une analgésie supplémentaire. Les animaux pourront également se voir présenter de la nourriture liquide et supplémentée afin de faciliter leur récupération après l’opération. L’interruption des expériences pourra intervenir pendant la chirurgie ou en postopératoire dans le cas d’apparition de signes indicatifs de gêne/douleur sévères. Raffinement des conditions d’hébergement : Une fois que les animaux ont récupéré de la chirurgie, ils sont regroupés avec leurs congénères. Les animaux bénéficient d’un milieu d’hébergement enrichi (nid en fibres de coton, tunnels en carton, igloos teintés en polycarbonate). Cas des animaux transgéniques : Le déclenchement de l’expression du transgène pourra se faire par gavage oral (3X, tous les 2j) pour réduire l’inconfort des animaux si cela s’avère aussi efficace que les injections répétées.

Choix des espèces

Ce projet fait suite à un projet précédent réalisé dans un modèle d’épilepsie chez la souris et vise à déterminer (1) les mécanismes impliqués dans la reprogrammation des glies se multipliant dans la phase précoce de la maladie et (2) l’impact de la modulation de deux facteurs épigénétiques sur l’efficacité de reprogrammation glie-neurone dans le contexte de l’épilepsie. Ce projet doit donc être réalisé dans le même modèle afin que les résultats obtenus soient directement comparables aux données précédemment générées Ce modèle d’épilepsie généré chez la souris que nous utilisons reproduit la plupart des aspects de la pathologie humaine et a été amplement validé. Les injections intracérébrales seront réalisées chez des souris adultes d’au moins 8 semaines afin de rester dans les mêmes conditions expérimentales que celles utilisées dans les études précédentes, pour permettre une comparaison directe entre les résultats obtenus dans nos précédentes études et les résultats générés lors de ce projet.