Souris
Effet de l’enrichissement de l’environnement et de l’activité physique sur une maladie du cerveau EU1/2
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Pour mesurer les effets de l'enrichissement du milieu et de l'exercice sur un modèle murin de maladie d'Alzheimer, 480 souris sont utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré, toutes tuées pour prélèvements post-mortem. L'étude des bienfaits de l'environnement passe par un isolement en cage individuelle de trois mois pour 240 d'entre elles, et par 33 jours d'isolement pour les tests comportementaux, que le porteur reconnaît générateurs de stress. Un de ces tests place les souris dans une eau à 22 °C quatre fois par jour pendant six jours, avec risque d'hypothermie transitoire. Le porteur affirme qu'aucune alternative cellulaire ne convient et que seul l'animal entier permet ce travail.
Objectifs
L’environnement, tel que l’augmentation des activités sociales, de la nouveauté et de l’activité physique, influence positivement l’expression des gènes nécessaires à la plasticité neuronale dans le cerveau. Cela est possible grâce à des mécanismes appelés épigénétiques, c’est à dire qu’ils permettent l’adaptation des programmes génétiques. L’objectif de ce projet vise à établir ces régulations génétiques/épigénétiques à l’échelle de tout le génome, c’est à dire de doser tous les gènes qui seront changés par les conditions d’hébergement, et leur régulation au sein même du génome, ainsi que ceux qui seront relargués dans le sang. Pour ce faire, nous utilisons un modèle animal (souris) de maladie du cerveau. Une fois les transcrits identifiés dans le sang, ils pourraient servir de biomarqueurs pour faire valoir de l’efficacité d’un hébergement enrichi (environnement ou exercice physique). De plus, ces études seront menées de façon cellule-spécifique (cellules neuronales et non neuronales) car toutes les cellules ne répondent pas de la même façon à l’environnement. Ce projet questionne les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents aux effets bénéfiques de ces changements d’environnement, leur efficacité au niveau cognitif (évaluations comportementales) et les modifications structurelles et fonctionnelles qu’ils induisent sur le cerveau (imagerie). Le projet sera mené sur des souris mâles et des souris femelles.
Bénéfices attendus
Le principal bénéfice attendu de ces études est l'obtention de données claires démontrant si des (et quelles) modifications épigénétiques et programmes génétiques sous-tendent les effets bénéfiques de l’environnement enrichi et de l’exercice physique dans un modèle de maladie du cerveau aussi répandu que la maladie d’Alzheimer. De plus, cette étude apportera des réponses concrètes sur les mécanismes d’action impactés par l’environnement et l’exercice sur le plan comportemental, cellulaire et moléculaire : formation de la mémoire à long terme dans l’hippocampe et le cortex frontal, transcription des gènes dans l’hippocampe, formation d’épine dendritiques dans l’hippocampe, impact sur les différentes structures cérébrales. En apportant des bases mécanistiques, ces études permettront d’étayer les connaissances plus fondamentales de l’effet bénéfique de l’environnement et leur implication en santé humaine. Ces études apporteront des bénéfices en santé humaine car elles dévoileront des pistes et des preuves de concept pour la mise en place de stratégies de prévention. En fournissant des informations sur les mécanismes moléculaires/cellulaires, dépendants du sexe et de l'âge, qui sous-tendent les interventions non pharmacologiques telles que l'environnement enrichi et l’exercice physqiue dans les principales régions cérébrales affectées par la maladie d’Alzheimer, nos données offriront de nouvelles opportunités pour la personnalisation de la médecine et leur mise en place aux stades les plus précoces. Ce projet devrait in fine permettre un traçage biologique (dans le sang) visant à utiliser des stratégies thérapeutiques nouvelles, ou combinatoires soutenant des stratégies non pharmacologiques (épi-médicaments ou thérapies basées sur l'ARN). Ces études permettront aussi de mieux comprendre la maladie d’Alzheimer, son développement et sa progression dans les modèles animaux, qui pourront être ensuite rapportés/étudiés chez l’Homme. Enfin, ce projet comprend les analyses conjointes sur les souris mâles et femelles. Les taux de prévalence de la maladie d'Alzheimer varient en fonction de l'âge mais aussi du sexe, les femmes représentant deux tiers des patients atteints. En apportant une analyse complète (cognitif, moléculaire, imagerie cérébrale) des différences entre mâles et femelles, ce projet apportera donc un bénéfice sur la compréhension de mécanismes pouvant être spécifiquement liés au sexe.
Procédures
240 animaux vigiles seront hébergés en cage isolée avec dispositif de nidification pendant 3 mois (de 6 à 9 mois), 120 bénéficieront d’une roue d’activité sur laquelle ils pourront tourner, cette roue sera bloquée pour les 120 autres animaux. Comportement réalisé sur 160 animaux vigiles sur une période de 33 jours/animal, période durant laquelle les animaux sont hébergés en cage individuelle pour tester différents aspects comportementaux et mnésiques (en moyenne 15 minutes par jour) sur 13 jours environ avec des phases de repos de 3 jours entre les tests. Les souris transgéniques modèle de maladie développent des déficits mnésiques à l’âge de 9 mois.
Impact sur les animaux
L’isolement des congénères nécessaire pendant les tests comportementaux (33 jours) et pendant l’hébergement en cage d’exercice, ainsi que et leurs contrôles (3 mois) peut générer un stress. Dans un des tests comportementaux, les animaux sont placés dans l’eau à 22°C pendant un temps inférieur à une minute (4 fois/jour pendant 6 jours), ce qui peut produire un stress thermique ainsi qu’une hypothermie transitoire. Les études de comportement pourront induire du stress aux animaux.
Devenir
Tous les animaux (480) seront mis à mort à l’issue de chaque procédure pour prélèvements et analyses post-mortem.
Remplacement
Dans la mesure où nos travaux portent sur les caractérisations comportementales et moléculaires suite à un changement des conditions environnementales (hébergement spécifique), il n’est pas possible de recourir à un autre type de modèle d’étude qu’à celui de l’animal entier. Nous ne pouvons pas utiliser d’alternative cellulaire. Notons que les modèles murins (souris) récapitulent les symptômes majeurs de la maladie (déficit de mémoire) et restent ainsi des outils uniques pour l'étude des mécanismes physiopathologiques, la validation de cibles thérapeutiques et la réalisation de tests précliniques.
Réduction
Nous avons réduit au strict nécessaire le nombre d’animaux pour permettre des analyses statistiques sur des groupes incluant mâles et femelles, soit 20 souris/groupe (10 mâles et 10 femelles) pour le comportement et l’imagerie cérébrale, et 6 souris/groupe (soit 3 mâles et 3 femelles) ainsi que 4 souris/groupe (soit 2 mâles et 2 femelles) pour les approches moléculaires. L’efficacité de chaque type d’hébergement sera effectuée à l’aide de tests statistiques adaptés. Les calculs fait tiennent compte de la variabilité interindividuelle. Ainsi, pour toutes nos analyses, nous utiliserons à la fois des animaux mâles et femelles dans nos expériences de manière à ne pas biaiser nos résultats, et les sexe ratios seront conservés entre les différents groupes.
Raffinement
Pour appliquer le principe de raffinement, un enrichissement environnemental est apporté dans les cages standards ainsi que dans les cages à roue : dispositif de nidification (certifié contact alimentaire) chaque semaine. Les changes seront opérés par les animaliers à l’aide de tunnels (polycarbonate transparent), permettant de réduire le stress des animaux, notamment efficace chez les souris (raffinement d’hébergement). Dans le cas d’hébergement en cage isolé (cages à roue et comportement), plusieurs cages (3 au minimum) seront maintenues côte à côte sur les rayonnages des racks de stabulation. Des points limites prédictifs sont mis en place pour limiter la souffrance : les souris sont observées lors de la visite journalière, et une surveillance plus détaillée des souris se fait tous les 15 jours (observation visuelle de l’aspect général, posture). Les souris sont habituées à la manipulation par l’expérimentateur pour réduire le stress lié à la manipulation lors des tests comportementaux. Les animaux sont testés dès le début de l’apparition des déficiences mnésiques afin de réduire le temps d’hébergement des animaux en animalerie. Les procédures incluant une perfusion sur cœur battant sous anesthésie profonde ou un prélèvement sanguin terminal sont réalisées sous anethésie additionnée d’une couverture analgésique locale. Pendant la semaine qui suit, le suivi quotidien est renforcé.
Choix des espèces
Le modèle rongeur représente une alternative de choix pour la modélisation préclinique des maladies du cerveau ayant une origine génétique. En effet, les maladies du cerveau que nous étudions dans ce projet apparaissent à l’âge adulte (40-50 ans) lorsque ce sont des formes génétiques. Elles apparaissent plus tardivement, quand leur origine n’est pas connue, le vieillissement étant un facteur de risque majeur de ces pathologies. Ainsi, les animaux étudiés seront testés à l'âge de 9 mois, nos études antérieures ayant montré que cela correspond au moment où les premiers signes de déficits mnésiques apparaissent dans ce modèle. De plus, ces modèles permettent de répondre à la question posée car les souris possèdent des structures neuro-anatomiques comparables à celles du cerveau humain.
Effets d’un médicament anti-rejet de greffe sur la sensibilité colique
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
- Système nerveux
60 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à sévères. Elles reçoivent un immunosuppresseur par sonde orale à sept reprises, sont pesées dix-sept fois, puis subissent un test de distension colorectale de 40 minutes avant d'être tuées pour prélèvement d'organes. Le porteur annonce comme effets attendus une perte de poids, de la diarrhée, du sang dans les selles et des douleurs digestives, l'objectif étant justement de provoquer ces troubles pour mesurer la sensibilité du colon. Il indique que les études in vitro ne reproduisent pas la complexité du tube digestif et des tissus qui l'entourent.
Objectifs
La transplantation d’organe est un traitement de choix pour certaines pathologies chroniques. La greffe améliore la qualité de vie et la survie des patients. Ces dernières années, l’augmentation de la survie du greffon est attribuée à l’utilisation des traitements immunosuppresseurs afin d'éviter tout rejet. Cependant l'utilisation des immunosuppresseurs peut provoquer de nombreux effets indésirables. Une meilleure gestion de ces effets pourrait contribuer à l’amélioration de la qualité de vie des transplantés. L'acide mycophénolique (MPA) est l'un des médicaments immunosuppresseurs les plus utilisés dans les transplantations d'organes solides, comme le rein ou le foie. Le traitement au MPA est associé à des effets indésirables, parmi lesquels les troubles gastro-intestinaux constituent une préoccupation majeure. En effet, plus de 30 % des patients présentent des effets indésirables gastro-intestinaux. La seule option thérapeutique actuelle consiste en une réduction de la dose ou de la fréquence d'administration, ou à un remplacement par d’autres molécules moins efficaces, ce qui augmente le risque de rejet de greffe. Le MPA est responsable d’altérations du microbiote intestinal, appelées dysbiose. Le microbiote intestinal, qui est constitué de microorganismes comme des bactéries, est nécessaire au processus de digestion et, à travers la production d’acides gras à chaine courte (AGCC) particuliers, il protège la paroi intestinale. Notre objectif est de confirmer le développement d'effets indésirables gastro-intestinaux suite à l'aministration de MPA chez la souris, principalement au iveau de la sensibilité colique, afin de pouvoir par la suite proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour lutter contre une entéropathie modérée provoquée par le MPA chez la souris.
Bénéfices attendus
Le MPA est l’immunosuppresseur le plus utilisé pour éviter le rejet de greffes d’organes solides. L’entéropathie induite par le MPA touche aujourd’hui plus de 30% des patients transplantés : sont proposés à ces patients une diminution de la dose de MPA ou une substitution de cet immunosuppresseur par une autre classe thérapeutique moins efficace sur le maintien et la tolérance de la greffe. L'étude de la sensibilité colique pourrait permettre de proposer de nouvelles approches thératpeutiques pour soulager ces patients.
Procédures
- Préhension pour pesée (animal vigile, tous les animaux, moins de 30 secondes par animal, 17 fois par animal) - Contention pour habituation à l’administration par voie orale à l’aide d’une canule (animal vigile, tous les animaux, moins de 1 minute par animal, 9 fois par animal) - Administration par voie orale à l’aide d’une canule (animal vigile, tous les animaux, moins de 1 minute par animal, 7 fois par animal) - Prélèvement sanguin (animal anesthésié, tous les animaux, moins de 1 minute par animal, 1 fois par animal) Les modes d’administration utilisés (administration par voie orale à l’aide d’une canule) ont été décrites dans la littérature pour ces molécules, et sont reconnues efficaces. Enfin, en fin de précédure 2, les souris subiront un dernier test (40 min par souris sur l'ensemble des souris), le test de distension colorectale, afin d'évaluer leur sensibilité colique avant d'être mis à mort à la suite de ce test de distension colorectale.
Impact sur les animaux
Des effets indésirables sont attendus pour les animaux traités à l’immunosuppresseur comme une perte de poids, de la diarrhée, la présence de sang dans les selles, des douleurs digestives et des altérations du comportement.
Devenir
A l'issu de l'ensemble des procédures, les animaux seront mis à mort afin de réaliser des prélèvements d'organes.
Remplacement
L’utilisation de cellules in vitro a permis de démontrer certains effets intéressants du médicament immunosuppresseur MPA et des AGCC. Cependant, les études in vitro ne permettent pas actuellement de reproduire la complexité du tube digestif et des tissus qui l’entourent. Or les effets globaux du MPA et des AGCC, s’ils existent, résulteront de l’interaction du médicament et des AGCC avec différentes cellules au sein de différents tissus et organes. A ce stade des travaux, les études in vitro doivent être complétée par des études sur l’animal afin d’apporter la preuve définitive de l’effet protecteur des AGCC vis-à-vis de l’entéropathie induite par le traitement immunosuppresseur chez les greffés.
Réduction
Dans le but de réduction du nombre d’animaux, le projet comprend 2 étapes : une étude pilote pour déterminer la dose de MPA à utiliser et l’étude à proprement parler des AGCC sur l’entéropathie induite par le MPA. Cette stratégie en deux étapes permet de limiter le nombre d’animaux utilisés dans l’étude de l’effet des AGCC. De plus, un test statistique dit puissance a été réalisé afin de déterminer le nombre minimal d’animaux à utiliser pour avoir des résultats exploitables. Enfin, des tests statistiques seront réalisés pour analyser les données.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans des conditions conformes à l’espèce et qui respectent leur bien-être : densité animale, température, hygrométrie contrôlées, présence d’enrichissement, eau et nourriture à volonté. Les animaux seront habitués aux expérimentateurs et aux manipulations. L’état général des animaux sera surveillé quotidiennement, voire deux ou trois fois par jour si l’état le nécessite. La douleur sera abrégée sans délai via l’administration d’antalgique dérivé de la morphine, ou si l’état le justifie, l’animal sera euthanasié. Les personnes qui manipuleront et observeront les souris sont expérimentées.
Choix des espèces
La souris est un modèle de référence pour l’étude des entéropathies que l’Homme développe. Les animaux utilisés seront des souris adultes d’un poids moyen de 24-26 g âgées de 8-10 semaines au début du projet. A ce stade de développement les souris présentent des caractéristiques physiologiques stables. De plus, ce stade de développement est celui utilisé dans les publications de référence pour le projet.
Etude de l’émergence de plusieurs populations de spermatogonies pendant la période prépubère chez la souris
- Recherche fondamentale
- Système urogénital
Toutes tuées entre neuf et quatorze jours de vie, 280 souris subissent une biopsie de la queue puis l'administration d'une substance activant la voie de l'acide rétinoïque, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La moitié des mâles, écartés après génotypage parce que leur génotype ne convient pas, sont tués sans même être prélevés. La mise à mort passe par une anesthésie à dose létale suivie d'une perfusion de dix minutes, pour prélever les testicules. Le porteur affirme qu'une approche sur animaux est "indispensable" et qu'un système in vitro est impossible, et cite un contraceptif masculin parmi les retombées envisagées.
Objectifs
L’acide rétinoïque et les récepteurs de l’acide rétinoïque sont indispensables à la différentiation des spermatogonies pendant la spermatogenèse. Nos études suggèrent l'existence de différentes populations de spermatogonies qui émergent à différents stades du développement prépubère et qui seraient contrôlées par l’un ou l’autre des récepteurs de l’acide rétinoïque. Dans ce projet nous induisons la différentiation de spermatogonies chez des souris présentant un arrêt de la spermatogenèse par administration de diverses substances activatrices de la voie de signalisation de l’acide rétinoïque. Les testicules des animaux traités sont soumis à des analyses visant à élucider l’émergence de plusieurs populations de spermatogonies pendant la période prépubère.
Bénéfices attendus
Dans la mesure où inhiber la synthèse d’acide rétinoïque bloque la différenciation des spermatogonies dans de nombreuses espèces, y compris les êtres Humains, il est logique de penser que les mécanismes régissant la spermatogenèse qui sont découverts ici chez des souris altérées dans la voie de signalisation de l’acide rétinoïque sont pertinents pour les êtres Humains. En comprenant comment la voie de signalisation de l'acide rétinoïque agit sur les spermatogonies chez la souris, nous obtiendrons des pistes pour évaluer si des cas d'infertilité Humaine, qui sont en augmentation constante dans le monde, sont liés à des altérations du fonctionnement de ces voies de signalisation. La possibilité de perturber temporairement la signalisation de l'acide rétinoïque représente également une stratégie pour développer de nouveaux contraceptifs masculins non chirurgicaux.
Procédures
Toutes les interventions décrites ci-dessous nécessitent d’immobiliser les souris avec la main (contention non traumatisante de 20 à 30 secondes). - Biopsie de queue (entre le 1e et le 3e jour ou entre le 5e et le 10e jour) sur animaux vigiles pour génotyper les animaux. Réalisée 1 fois dans leur vie. - Administration d’un médicament à l’âge de 4 jours, 8 jours ou 13 jours pour rétablir la différentiation des spermatogonies. Réalisée 1 fois dans leur vie. - Administration d’anesthésique en dose létale pour perfuser un fixateur histologique. Etape finale de mise à mort réalisée entre l’âge de 9 jours et 14 jours. Les souris sous anesthésie sub-létale/profonde en moins de 5 minutes. La perfusion (10 minutes) résulte en la mort de l’animal.
Impact sur les animaux
Nous générons des souris porteuses d’une mutation restreinte à un type cellulaire du testicule et aucun phénotype dommageable n’est attendu ; le phénotype attendu se limitant à une stérilité non obstructive chez les mâles. Une biopsie de la queue est réalisée pour le génotypage. L’administration de substances entraîne une douleur équivalente à celle de l’introduction d’une aiguille sous la peau.
Devenir
Après la réalisation du génotypage, les mâles ne présentant pas le génotype d'intérêt (contrôles non mutants) seront exclus de la procédure et euthanasiés sans prélèvement (1/2 des mâles). Tous les animaux mutants sont euthanasiés en fin de procédure pour prélever les testicules.
Remplacement
La spermatogenèse est un processus complexe impliquant divers types cellulaires du testicule. Les interactions entre les cellules somatiques et germinales sont cruciales pour assurer une production continue de spermatozoïdes. Notre étude vise à examiner le rôle de l'acide rétinoïque dans le maintien de ces interactions cellulaires dans un contexte physiologique. Il est important de souligner que l'utilisation d'une approche expérimentale avec des animaux est indispensable pour répondre à ces questions. Un remplacement par un système in vitro (conformément au 1e R de la règle des 3R) est impossible.
Réduction
Le nombre d'animaux nécessaires est calculé de manière précise pour répondre aux exigences de réduction de l'utilisation d'animaux, tout en garantissant la qualité des résultats et la robustesse de leur validité statistique. Étant donné que notre étude se focalise sur la spermatogenèse, seuls les mâles (représentant statistiquement la moitié des naissances) sont inclus dans les expériences. Les traitements sont administrés exclusivement aux mâles mutants préalablement sélectionnés par génotypage. Les mâles mutants représentent la moitié des individus produits par les croisements, et cette proportion ne peut être augmentée. Les testicules controlatéraux de chaque mâle sont utilisés pour évaluer l'efficacité des traitements. Les deux testicules sont fixés de manière distincte et servent à deux voire trois types d'analyses, ce qui s'aligne parfaitement avec le 2e R de la règle des 3R en réduisant le nombre d'animaux utilisés.
Raffinement
Dans le souci du bien-être des animaux, une surveillance constante de leur état de santé est assurée. En cas de souffrance ou de modification de leur comportement, des mesures correctives sont rapidement prises en concertation avec les responsables de la structure du bien-être animal (SBEA) et le vétérinaire. Les animaux étudiés présentent des mutations dans les cellules de Sertoli du testicule, ce qui ne cause aucune souffrance car le phénotype attendu se limite à la stérilité non obstructive des mâles. Ce génotype d'intérêt concerne la moitié des mâles produits avec les croisements en place, et cette proportion ne peut être augmentée. Les procédures débutent par l'identification des mâles et la biopsie de queue pour le génotypage. Ces étapes sont effectuées avant l'administration du médicament, permettant ainsi une sélection visant exclusivement les animaux mutants d'intérêt. Ainsi, le raffinement (conformément au 3e R de la règle des 3R) est pleinement intégré dans notre projet.
Choix des espèces
La petite taille de la souris, ses nombreuses ressemblances génétiques avec l'Homme, et les facilités de modification de son génome, font d’elle un modèle animal de choix pour appréhender la physiopathologie des maladies humaines. Nous avons choisi une approche de génomique fonctionnelle pour laquelle la souris est particulièrement bien adaptée (possibilité de réaliser des mutations dans le génome : temps de génération court ; génome connu, outils moléculaires). D’autre part la souris possède 99% d’identité de gènes avec l’homme, et les mécanismes cellulaires à l’œuvre qui impliquent la voie de signalisation de l’acide rétinoïque sont conservés chez l’Homme. Nous identifions et génotypons tous les souriceaux mâles âgés de 1 à 10 jours pour choisir les mâles mutants qui seront traités par la suite. Les souris contrôles (non mutantes) dont le génotype n'est pas compatible à la suite de la procédure sont euthanasiées. Nous déclenchons la différenciation de toutes les spermatogonies à l'âge de 4 jours, 8 jours ou 13 jours en utilisant une méthode pharmacologique. Ces périodes correspondent aux moments où les gènes codant pour les récepteurs de l’acide rétinoïque commencent à s'exprimer, permettant une comparaison pertinente entre les moments d'expression et les moments d'administration des traitements. Nous analysons la différenciation des spermatogonies 24 heures après le traitement.
Etude histologique de l’évolution de l’ataxie de Friedreich sur les ganglions de la racine dorsale
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Pour étudier l'ataxie de Friedreich, 400 souris sont utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance allant de léger à sévère, toutes tuées par perfusion intracardiaque afin de prélever leurs ganglions rachidiens. Le porteur indique que les souris porteuses de la mutation développent progressivement des signes de la maladie humaine, et fixe une grille de score, tremblements, hypolocomotion, dos voûté, perte de poids de plus de 10 %, au-delà de laquelle il les met à mort. La description des gestes infligés tient en une phrase, alors que la souffrance déclarée atteint le niveau sévère. Il affirme qu'aucune culture cellulaire ni modèle in silico ne permet d'étudier les cellules satellites gliales, "encore trop peu connues".
Objectifs
L’ataxie de Friedreich est une maladie neurodégénérative d’origine génétique. Elle est causée par une mutation du gène de la frataxine conduisant à une expression réduite de la protéine frataxine et à un dysfonctionnement des neurones présents dans des ganglions nerveux situés le long de la colonne vertébrale. Ces neurones sont recouverts de cellules satellites gliales qui contribuent à leur bon fonctionnement. L’objectif de ce projet est de mieux comprendre les rôles des neurones et des cellules satellites gliales dans le développement de l’ataxie de Friedreich. Pour cela, nous utiliserons un modèle de souris permettant d’induire la baisse d’expression de la frataxine uniquement dans les neurones des ganglions touchés par la maladie. La procédure sera optimisée afin de respecter les devoirs de Réduction et Raffinement et pour assurer l'absence de douleur. La surveillance continue de l'animal permettra d'arrêter la procédure expérimentale lorsque l'animal montre des signes d’anxiété. La procédure vise à optimiser le confort des animaux et réduire le nombre d'animaux.
Bénéfices attendus
L’objectif de ce projet est de comprendre le rôle respectif des neurones proprioceptifs et des cellules satellites gliales dans le développement de l’ataxie de Friedreich, et de déterminer si les cellules satellites gliales peuvent constituer des cibles thérapeutiques potentielles.
Procédures
Les souris subiront une perfusion intracardiaque sous anesthésie chimique.
Impact sur les animaux
Dans notre étude, les animaux sont porteurs de la mutation de la frataxine seulement dans les neurones proprioceptifs vont progressivement développer certains des signes de la maladie humaine. Ils nécessiteront un suivi particulier et si une aggravation de leur état est observée, la procédure sera arrêtée pour ces animaux.
Devenir
A l'issue de la procédure 1, les animaux sont gardés en vie afin d'être inclus dans la procédure 2. En effet, la procédure 1 permet de produire les animaux utilisés dans la procédure 2. A l'issue de la procédure 2, les animaux seront mis à mort soit par perfusion intracardiaque précédée d’une anesthésie/analgésie chimique afin de prélever les ganglions rachidiens dorsaux et d’étudier au niveau cellulaire et moléculaire ces ganglions.
Remplacement
Les procédures expérimentales ne peuvent pas être remplacées par d'autres méthodes n'impliquant pas l'utilisation d'animaux vivants et susceptibles d'apporter le même niveau d'information. L’utilisation de cultures de cellules satellites gliales ou de co-cultures neurones-cellules satellites gliales ne permet pas une étude physiopathologique des interactions propriocepteurs-cellules satellites gliales : les cultures induisent des altérations morphologiques et physiologiques majeures des propriocepteurs et des cellules satellites gliales ne reproduisant pas les mécanismes physiopathologiques existant in vivo. Il n’existe pas, dans notre domaine, d’alternatives satisfaisantes aux méthodes expérimentales proposées dans ce projet (expériences ex vivo et in vivo sur l’animal). Par ailleurs, aucun modèle in silico n'existe pour étudier les cellules satellites gliales, encore trop peu connues.
Réduction
Compte tenu de la littérature et de notre expérience, les expériences décrites nécessitent un minimum de 5 animaux. Nous utiliserons les tests statistiques appropriés pour analyser nos données. Les t-tests seront utilisés pour évaluer si deux groupes diffèrent l’un de l’autre. Les tests ANOVA seront utilisés pour réaliser des comparaisons multiples entre les différents groupes expérimentaux (plus de 2 groupes). Ces tests nécessitent d’avoir un nombre minimum d’animaux pour atteindre les seuils statistiques de significativité en fonction des expériences réalisées. De plus, les croisements et les lots seront optimisés selon les génotypes et les sexes afin d’avoir le plus d’animaux expérimentaux avec le bon génotype et avec une représentation homogène des sexes.
Raffinement
Les animaux seront placés dans des cages, en communauté de 2 à 5. L’eau, la nourriture et du matériel de nidification, seront placés dans chacune des cages. Chaque animal bénéficiera d’une attention et de soins de qualité par du personnel qualifié, afin d’assurer un bien-être optimal, tout au long de l’étude. Les animaux seront suivis quotidiennement par les mêmes expérimentateurs afin de réduire leur stress au maximum. Dès l’apparition des symptômes sensorimoteurs, même mineurs, les animaux seront nourris avec de la nourriture humide au sol pour faciliter leurs apports en nutriments et en eau. Une surveillance quotidienne des points-limites (apparence, comportement, signes cliniques) et un suivi du poids hebdomadaire sera mis en place. Les points limites suivants seront évalués : 1. Apparence de l’animal : 0=normale ; 1=manque de toilettage ; 2=poil ébouriffé, dos voûté, prostration ; 2. Comportement (tenant compte des symptômes attendus): 0=normal ; 1=fort tremblement, hypolocomotion; 2=manque d’alimentation/déshydratation ; 3. Poids : 0= perte de poids comprise entre 0 et 5% ; 1=perte de poids comprise entre 5 et 10% ; 2=perte de poids de plus de 10%. Si un animal atteint le score de 2 pour un des paramètres ou si le score total est supérieur à 3, l’animal sera mis à mort.
Choix des espèces
La souris est le modèle standard pour l'étude des fonctions et dysfonctions du système nerveux des mammifères. L'anatomie, la morphologie cellulaire, la biochimie et la physiologie du système nerveux de la souris sont bien caractérisés. Il existe une vaste littérature sur le comportement sensorimoteur et sensoriel de la souris. De plus, la possibilité d’utiliser des souris génétiquement modifiées est un grand avantage pour les études physiologiques car les gènes codant certaines protéines peuvent être manipulés (activés, inactivités, surexprimés) ou des transgènes exprimés chez ces animaux afin d’aider à mieux comprendre certains mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans les maladies neurodégénératives. Des souris adolescentes, jeunes adultes allant de 3,5 à 15,5 semaines seront utilisées afin de suivre l’évolution de la pathologie.
Impact du blocage de l’interaction du tPA avec les récepteurs NMDA dans la pathologie de l’Accident Vasculaire Cérébrale (AVC).
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système immunitaire
- Système nerveux
Soumises à une biopsie de la queue puis à l'induction d'un AVC ischémique ou hémorragique, 2 000 souris seront toutes tuées, dans des procédures d'un niveau de souffrance sévère. Le porteur décrit des pertes de poids, des douleurs post-opératoires et des déficits fonctionnels ou cognitifs, avec mise à mort au-delà de 20 % du poids perdu ou d'un score supérieur à 7 sur l'échelle de grimace de la souris. Un groupe de 640 animaux cumule l'AVC provoqué et un diabète de type 1 servant de facteur de comorbidité. Le porteur affirme que ces procédures ont un caractère de "stricte nécessité" et qu'aucune méthode sans animaux vivants n'apporterait le même niveau d'information.
Objectifs
Le tPA est une sérine protéase principalement connue pour être synthétisée par les cellules endothéliales, puis libérée dans la circulation sanguine pour intervenir dans la fibrinolyse grâce à sa capacité à activer le plasminogène en plasmine. Ces propriétés font que le tPA est utilisé comme traitement pharmacologique de la phase aigüe des AVC ischémiques. Le tPA est également considéré comme un neuromodulateur au sein du système nerveux central (SNC). Il est produit par les neurones, les cellules gliales et les cellules endothéliales. Il est impliqué dans de nombreux processus physiologiques dont le développement cérébral, la plasticité synaptique, ainsi que dans des processus d’apprentissage et de mémoire. Grâce à ses différents domaines, le tPA interagit avec différents récepteurs tels que les N-methyl-D-aspartate (NMDAR). Cette interaction était impliquée dans certains processus physiologiques tels que la plasticité synaptique, la corticogenèse et pathologiques (AVC, sclérose en plaques/SEP, inflammation). Afin de mieux comprendre le rôle spécifique de cette interaction et de pouvoir élucider les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-jacents à celle-ci, nous avons généré, avec la clinique de la souris une nouvelle souche de souris. La spécificité de cette nouvelle souche est une mutation entrainant le blocage de l’interaction tPA/NMDAR. Ainsi, l’objectif de ce projet est tout d’abord, d’évaluer l’impact du tPA endogène ou l’inhibition de son interaction avec le récepteur NMDA sur les lésions cérébrales, la réponse inflammatoire et la récupération fonctionnelle dans des modèles murins d’AVC ischémique ou hémorragique. De plus, il s’agit de démontrer l'effet ainsi que le potentiel thérapeutique de l’administration d’un anticorps monoclonal (le Glunomab®) dans ces modèles murins.
Bénéfices attendus
D’un point de vue scientifique, cette étude va nous permettre d’acquérir des données fondamentales mais aussi translationnelles ou appliquées menées pour différentes pathologies où cette interaction joue un rôle crucial (AVC, SEP et processus inflammatoires). En effet, une meilleure compréhension de cette interaction permettra de développer des stratégies thérapeutiques adéquates, permettant d’envisager d’améliorer les performances de patients dans ces différentes pathologiques.
Procédures
Biopsie de queue faite vers 6 jours pour chaque animal (n=2000). Procédure 1 (n=640) : Modèle d’AVC. Procédure 2 (n=640) : Modèle d’AVC. Procédure 3 (n=640) : Modèle d’AVC accompagné d’un facteur de comorbidité (diabète de type 1). - J0 : Induction de l‘AVC +/- Traitements à 20 minutes ou 4 heures. -J0+6h : Evaluation de l’inflammation cérébrale par IRM. - J+1, J+5 : Evaluation du devenir cérébral (lésions, transformations hémorragiques, perméabilisation) post-AVC par IRM. - J+1, J+3, J+5 : Etude de la récupération fonctionnelle des animaux. Procédure 4 (n=80) : Modèle d’AVC hémorragique. - J0 : Induction de l‘AVC hémorragique. - J+1, J+3 : Evaluation du volume de lésion hémorragique et de l’œdème, post-AVC par IRM. - J+1, J+3, J+5 : Etude de la récupération fonctionnelle des animaux.
Impact sur les animaux
Les nuisances et effets indésirables étant susceptibles d’apparaître chez les rongeurs seraient pour toutes les procédures : Biopsie de la queue (douleur légère de courte durée), une perte de poids, des douleurs post-opératoires, du stress, des déficits fonctionnels et/ou cognitifs.
Devenir
L'ensemble des animaux utilisés dans ce projet feront l'objet d'une mise à mort à la fin de chaque procédure afin de générer des tissus permettant des observations histologiques ou par quantification du traceurs injectés de l'intégrité anatomique et vasculaire du SNC.
Remplacement
Les procédures expérimentales pour réaliser ce projet ont un caractère de stricte nécessité et ne peuvent pas être remplacées par d'autres méthodes expérimentales n'impliquant pas l'utilisation d'animaux vivants car des techniques de remplacement ne sont pas susceptibles d'apporter le même niveau d'information. Avant de procéder à une telle étude, nous nous sommes assurés d’utiliser le nombre minimal d’animaux adéquat pour atteindre le résultat souhaité afin de souscrire au principe de réduction. Les conditions d'élevage, d'hébergement, de soin et les méthodes utilisées sont les plus appropriées pour respecter le bien-être de l’animal. Le projet est justifié d’un point de vue scientifique car il permettra des recherches fondamentales, translationnelles et/ou appliquées pour le diagnostic et le traitement de différentes pathologies humaines). Nous avons sélectionné le modèle présentant le meilleur compromis entre pertinence scientifique et sensibilité de l’espèce. La souris est avec le rat l’espèce animale la plus étudiée dans le domaine des mécanismes d’action du tPA au niveau du cerveau. La physiopathologie est donc globalement établie, ce qui nous permettra d’interpréter nos résultats de manière fiable. L’ensemble des acquis et des connaissances dont nous disposons rend cette espèce particulièrement intéressante dans le cadre de notre étude. Dans ce projet, le nombre minimum d’animaux a été défini en fonction de la spécificité/sensibilité des méthodes utilisées, à partir de nos expériences précédentes, de nos données sur chaque modèle et des données disponibles dans la littérature. En fonction de l'aisance des expérimentateurs (habileté, expérience, prédisposition pour ce type de gestes), le nombre d'animaux pourra être revu à la baisse. L’ensemble des échantillons collectés permettra également un partage de tissus, une réutilisation et donc une réduction du nombre d'animaux nécessaires.
Réduction
Notre projet ne nous permet pas d’utiliser d'autres moyens que l’expérimentation animale. Avant de procéder à une telle étude, nous nous sommes assurés d’utiliser le nombre minimal d’animaux adéquat pour atteindre le résultat souhaité. Ainsi, les procédures expérimentales décrites dans ce projet ont un caractère de stricte nécessité et ne peuvent pas être remplacées par d’autres méthodes expérimentales n’impliquant pas l’utilisation d’animaux vivants et susceptibles d’apporter le même niveau d’information disponible. De plus, des méthodes d’études non invasives telle que l’IRM sont utilisées dans ce projet afin de faire un suivi longitudinal des animaux, permettant de recueillir de nombreuses données sans augmenter le nombre d’animaux. Dans ce projet, le nombre minimum d’animaux a été défini en fonction de la spécificité/sensibilité des méthodes utilisées, à partir de nos expériences précédentes, de nos données sur chaque modèle et des données disponibles dans la littérature.
Raffinement
Les principes éthiques et les standards de raffinement seront utilisés pendant tout le projet. Les animaux sont hébergés dans des cages standards aux normes européennes. Le bien-être des animaux est contrôlé 7j/7 par du personnel qualifié. Cette surveillance quotidienne et hebdomadaire permettra de détecter tous signes cliniques de souffrance et d’agir rapidement pour mettre fin à cette détresse. L’ensemble des connaissances et des acquis dont nous disposons au laboratoire montre que les animaux se déplacent et s'alimentent normalement, prennent bien soin de leur pelage, n’émettent aucun son audible à l'oreille humaine et ne présentent aucun « sickness behavior syndrom ». Les animaux seront également placés dans un environnement enrichi : 5 souris par cage, coton, paillettes, petite maison. Les animaux seront également pesés tous les jours pour surveiller leur poids et mis à mort si une perte de poids de plus de 20% est observée et/ou si un score sur l’échelle de la douleur (Mouse Grimace Scale) est supérieur à 7 pendant les 48h critiques au modèle. Tout le matériel et consommables utilisés dans cette procédure expérimentale seront neufs (comme les seringues et aiguilles), soigneusement nettoyés et désinfectés pour les réutiliser (pinces métalliques). Durant la mise en place des modèles, les souris seront sous anesthésie générale et sous analgésie. Les animaux recevront également une anesthésie locale sur la peau au niveau de l'artère cérébrale moyenne (ACM). Les yeux des souris seront couverts afin de ne pas les éblouir avec la lampe de la loupe binoculaire et prévenir de la déshydratation. Après chirurgie, les souris disposeront de croquettes humides dans une coupelle sur le sol de leur cage pour faciliter la prise de nourriture et l'hydratation.
Choix des espèces
La souris (Mus musculus) est l’espèce animale la plus étudiée dans le domaine du neurodéveloppement, les AVC, les modèles de SEP et les techniques employées sont bien connues. L’anatomie du SNC murin et la physiologie de la souris sont également bien connues et sont proches de celles de l’Homme, ce qui fait des modèles utilisés dans ce projet des approches expérimentales fiables. L’ensemble des connaissances et des acquis dont nous disposons au laboratoire et dans la littérature rend cette espèce particulièrement intéressante pour cette étude. Les expériences envisagées nécessitent l’utilisation d’animaux transgéniques, les souris KI-L178A déficientes pour le site d’interaction du tPA sur la sous-unité GluN1 du NMDAR. Ce modèle transgénique ne peut être réalisé que chez la souris (Mus musculus). Qui plus est, il n’existe pas de modèle fiable utilisant des vertébrés moins sensibles ou des invertébrés, compte tenu de leur anatomie et de leur physiologie très différentes de l’Homme. Concernant l’ensemble des procédures, seuls des animaux adultes âgés de 6-12 semaines seront nécessaires.
Étude de l’effet de l’Emicizumab dans des modèles murins de Maladie de Willebrand
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
1 068 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance allant de léger à modéré, une partie n'étant jamais réveillée. Elles reçoivent des injections sous anesthésie à 24 heures d'écart, un test de saignement de 30 minutes, puis un prélèvement sanguin final que le porteur décrit comme incompatible avec leur réveil, pour tester l'emicizumab dans plusieurs lignées murines de maladie de Willebrand. Le porteur annonce une preuve de concept à court terme et renvoie au long terme l'hypothèse d'essais cliniques chez les patients. Sur le remplacement, il indique que les tests sans animaux ne reproduisent pas l'intégralité du processus de coagulation.
Objectifs
La maladie de Willebrand (MW) est la maladie hémorragique la plus fréquente mais reste assez méconnue. Elle touche homme et femmes et affecte jusqu’à 1% de la population dans sa forme modérée. La maladie empêche d’arrêter les saignements. En fonction des différents défauts, les patients ont des formes plus ou moins sévères de la maladie. Les traitements disponibles sont lourds et pas toujours efficaces. Récemment, quelques patients avec la forme plus sévère de MW ont été traités avec emicizumab, un médicament approuvé pour une autre maladie hémorragique (l’hémophilie) avec des résultats prometteurs. Notre projet va consister à tester l’efficacité de ce nouveau médicament dans plusieurs modèles murins de maladie de Willebrand (diffèrent types) grâce à un modèle de saignement bien standardisé.
Bénéfices attendus
A court terme, les résultats de cette étude permettront d'établir la preuve de concept de l'efficacité de l'emicizumab dans la maladie de Willebrand et d'en comprendre les mécanismes associés. A long terme, ce projet pourra servir de base pour la mise en place d'essais cliniques visant à possiblement déployer l'emicizumab chez les patients avec maladie de Willebrand.
Procédures
Les souris seront soumises à plusieurs gestes sur une durée maximum de 5 jours: 2 injections rapides (5-10 secondes) sous anesthésie à 24 heures d'écart puis immédiatement après la seconde injection, un test de saignement d'une durée de 30 minutes, aussi sous anesthésie. Certaines souris sont soumises à une injection supplémentaires rapide 5-10 secondes. La plus part des souris seront soumises qu’à un seul geste tres rapide, un prélèvement sanguin (30-60 secondes), réalisé sous anesthésie profonde.
Impact sur les animaux
Douleur légère au réveil après la première injection. Stress lors de la préhension des animaux.
Devenir
Les procédures impliquent la perte ou prélèvement d’une quantité importante de sang (plus de 150microlitres) qui est incompatible avec leur réveil.
Remplacement
Le système de la coagulation est complexe, faisant intervenir de nombreux acteurs, que ce soit les cellules sanguines, les protéines qui circulent dans le sang mais aussi la paroi des vaisseaux sanguins. Actuellement les tests disponibles qui ne font pas appel aux animaux, même s’ils se sont beaucoup améliorés depuis quelques années, ne permettent pas de reproduire l’intégralité de ce processus.
Réduction
Afin de déterminer le nombre d’animaux approprié pour le projet, nous avons réalisé une analyse de puissance. Les hypothèses sous-jacentes à nos calculs sont basées sur la littérature existante et sur notre expérience en utilisant ces modèles en prenant en compte les variabilités de chaque test.
Raffinement
Les procédures utilisées se feront dans le cadre adapté d'un hébergement agréé, respectant au maximum le bien- être des animaux avec un enrichissement du milieu (morceaux de bois à ronger, filaments de papier kraft pour faire un nid), en limitant la souffrance par le respect des méthodes anesthésiques. Les animaux ne sont jamais seuls dans les cages d’hébergement et ils ont un accès libre à la nourriture et à l'eau. L’ensemble des expériences sera effectué par une personne habilitée à expérimenter sur animaux et la procédure aura lieu principalement sous anesthésie et sans réveil. Au cours de ce projet, les opportunités de raffinement seront régulièrement ré-évaluées pour nous assurer de la mise en place rapide de tout nouveau développement technique qui interviendrait pendant la période du projet. Les souris sont sous observation quotidienne (une fois pendant le weekend) et les points limites, susceptibles d'entraîner l'euthanasie immédiate de l'animal, seront strictement appliquée.
Choix des espèces
Ce projet fait appel à des modèles murins déjà développés qui reproduisent les pathologies étudiées (Maladie de Willebrand de différents sous-types). Ces modèles ont d’ores et déjà montré leur pertinence en tant que modèles des pathologies humaines. Les souris adultes, entre 8 et 14 semaines d’âge, des deux sexes seront utilisées.
Formation à la maitrise d’un modèle animal ayant pour objectif de comprendre le rôle du système cholinergique sur la mémoire à court-terme
- Enseignement supérieur
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Toutes tuées à l'issue parce qu'elles ont reçu une injection de scopolamine, 130 souris sont utilisées dans un travail pratique étudiant, dans des procédures d'un niveau de souffrance déclaré léger. Le test est décrit avec précision, quatre séances d'habituation puis une phase de reconnaissance d'objets, et l'injection abdominale de scopolamine altère volontairement leur mémoire pendant environ cinq heures. Le projet ne vise aucune production de connaissances, il renouvelle l'autorisation d'un cours qui forme 24 étudiants par an, à raison de deux souris par binôme. Le porteur affirme que la formation aux gestes reste "essentielle" tant que l'expérimentation sur rongeurs sera autorisée, argument qui fait reposer la justification sur le maintien de la pratique elle-même.
Objectifs
Ce projet rentre dans le cadre des Travaux Pratiques d’un cours s’adressant à des étudiants anglophones. L’objectif du cours est de représenter un axe d’apprentissage important pour la compréhension par de futurs neurobiologistes du rôle des neuromédiateurs et en particulier celui du système cholinergique dans la mémoire et les processus cognitifs. Il s’agit d’un renouvellement d’autorisation pour un cours ayant fait ses preuves et dont le protocole est conçu de manière à pouvoir être géré selon les infrastructures disponibles et accessibles, tout en formant annuellement 24 étudiants.
Bénéfices attendus
Ce projet éducatif représente un axe d’apprentissage important pour la compréhension par de futurs neurobiologistes du rôle des neuromédiateurs dans les comportementaux et les tâches de mémoire. En Neurobiologie, les modèles animaux sont utilisés lorsqu’aucune alternative n’est disponible. Par exemple, des biopsies cérébrales ne peuvent pas être envisageables contrairement à d’autres tissus. Les modèles animaux permettent d’étudier un processus spontané ou induit, présentant un ou plusieurs aspects communs avec un phénomène équivalent chez l’humain. Ceci est de fait particulièrement utile en Neurobiologie et dans le cadre de maladies psychiatriques, dégénératives ou neurodéveloppementales. Il est donc important dans le cadre d’une formation d’étudiants au domaine des Neurosciences d’aborder ces aspects et de les initier aux expérimentations sur animaux. C’est aussi la possibilité de les sensibiliser directement aux aspects éthiques liés à l’expérimentation animale par un enseignement très adapté et très encadré.
Procédures
Les animaux sont soumis à un test comportemental de reconnaissance d’objet permettant à la souris de se mouvoir librement et d’explorer un nouvel environnement. Les animaux sont habitués à leur environnement pour éviter tout impact sur leur activité exploratoire. Cette phase d’habituation (H1-4) comporte 4 sessions, à un rythme de 2 sessions par jour (H1: souris groupées pendant 30 minutes ; H2-H3 : souris seules,10 minutes chacune ; H4 souris seules,10 minutes chacune, avec présentation objet). S’ensuit une phase d’exposition à des objets identiques de 3 sessions avec intervalle inter-session de 5 minutes puis une phase de test (T1 :souris individuelle, 5 minutes ; T2 souris individuelle, 5 minutes, 2 objets, ancien et nouveau) et enfin un test de reconnaissance de 5 minute, 10 minutes après la phase prcédente. La seconde intervention est une injection intrapéritonéale unique et de quelques secondes sur animal adulte vigile réalisée par l’enseignant.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables attendus peuvent être une peur et un léger stress physique de très courte durée avec un léger dommage comportemental totalement réversible et temporaire (5 heures environ). Ce dommage comportemental réside dans les capacités naturelles de la souris à reconnaitre des objets et se définit par une légère capacité mnésique momentanément altérée.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de la procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni adoptés car injectés avec de la scopolamine.
Remplacement
Dans le cadre du cours, l’analyse du système nerveux et de son implication dans des petites tâches comportementales très basiques est aussi réalisée à partir d’un modèle chez la drosophile. Toutefois les informations apportées ne peuvent être qu’un tout petit complément à celles obtenues chez le mammifère. En effet, le cerveau de la drosophile est petit pour uniquement 100000 neurones au total et son organisation est très particulière : les corps cellulaires des neurones sont massés à la périphérie, tandis que les projections axonales et dendritiques se regroupent au centre. Ce n’est pas du tout le cas du cerveau de la souris. La qualité des études comportementales et l’apprentissage ne peut donc être équivalent. Aucune méthode alternative ne pourra remplacer l’animal dans ce projet. Des enseignements par vidéos sont également utilisés lorsque possible mais sans altérer la qualité d’apprentissage. Tant que l’expérimentation sur rongeurs sera autorisée en recherche, la formation des étudiants aux gestes réalisés eux-mêmes est essentielle.
Réduction
Le nombre d’animaux est réduit à son minimum pour les 24 étudiants répartis en 12 binômes (26 animaux au total, 2 animaux par binôme et deux supplémentaires pour la démonstration par les enseignants). Ce projet pourrait utiliser des animaux surnuméraires d'une activité d'élevage sous la condition d’obtention des souris pour la date précise de l’enseignement.
Raffinement
Tous les efforts techniques sont mis en œuvre pour minimiser au maximum toute douleur et tout inconfort de l’animal. Le bien-être de l’animal sera évalué selon une grille mise en place par la structure du bien-être de l’animal. La qualité des études comportementales en dépend également. Des mesures spécifiques comprendront : une surveillance accrue des animaux, des phases répétées d’habituation en amont de l’expérience, une prise en charge de la surveillance et du déroulement des expériences par un enseignant expérimenté de longue date. Les phases d’habituation seront réalisées entre les souris d’une même cage pour permettre de conserver leur environnement familier. Il n’y a pas de souffrance attendue avec grille de points limites. En cas de problème comportemental inattendu, il sera immédiatement mis à mort.
Choix des espèces
En Neurobiologie, les modèles animaux sont utilisés lorsqu’aucune alternative n’est disponible. Par exemple chez l’homme, des biopsies cérébrales ne peuvent pas être envisageables contrairement à d’autres tissus. Les modèles animaux permettent d’étudier un processus spontané ou induit, présentant un ou plusieurs aspects communs avec un phénomène équivalent chez l’humain. Ceci est de fait particulièrement utile en Neurobiologie et notamment dans le cadre de maladies dégénératives. Il est donc important dans le cadre d’une formation d’étudiants au domaine des Neurosciences d’aborder ces aspects et de les initier aux expérimentations sur animaux. C’est aussi la possibilité de les sensibiliser directement aux aspects éthiques liés à l’expérimentation animale par un enseignement très adapté. Le modèle murin est le plus adapté pour illustrer les concepts à enseigner. Les animaux sont utilisés adultes (12 semaines). Ce stade est justifié par la nécessité d’avoir un cerveau mature.
Analyse de la nature immunogène in vivo de la mort cellulaire induite par une thérapie photodynamique à base de dérivés chimique du ruthénium
- Recherche appliquée
- Cancers
Pour tester si une thérapie photodynamique à base de ruthénium déclenche une réponse immunitaire contre les tumeurs, 384 souris sont utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à la fin du projet. Elles reçoivent deux injections sous la peau à une semaine d'intervalle, d'abord des cellules tumorales tuées en laboratoire, puis une greffe de tumeur. Le porteur écrit attendre l'apparition de tumeurs "au moins dans les groupes témoins", avec nécrose, inflammation au point d'injection et difficulté à se mouvoir. Il ne retient pour les injections elles-mêmes qu'un stress de contention, et justifie le chiffre de 384 par la seule affirmation qu'il a été "réduit au maximum".
Objectifs
Les cancers de la gorge sont traditionnellement traités par chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie. Pour trouver des traitements moins toxiques, nous explorons la thérapie photodynamique, qui utilise des médicaments sensibles à la lumière (photosensibilisants) activées par un laser. Ce projet vise à montrer que des dérivés chimiques du métal nommé Ruthénium Ru, activables par la thérapie photodynamique, peuvent déclencher une mort cellulaire spécifique et une réaction du système immunitaire contre les tumeurs. Pour valider notre hypothèse, des tests de vaccination de souris seront effectués. Cette approche est reconnue par la communauté scientifique comme une méthode fiable et robuste pour démontrer l'effet immunitaire du traitement utilisé.
Bénéfices attendus
Cette approche nous permettra d’établir si les protocoles de vaccination que nous avons mis au point sont capables de mobiliser le système immunitaire. Si une action anti-tumorale prophylactique est démontrée, cela permettra d’établir un rationnel solide sur l'induction d'une MCI. Cette mort cellulaire immunogène, pourrait à son tour stimuler la réponse aux immunothérapies et en augmenter l’efficacité pour des stratégies thérapeutiques futures.
Procédures
Les animaux subiront deux injections d'une durée d’environ 1 minute réalisées sur animal vigile
Impact sur les animaux
Les animaux subiront 2 injections sous-cutanées à une semaine d’intervalle, la première ayant pour but d’introduire des cellules mortes traitées ex vivo, et la deuxième ayant pour but d’effectuer une greffe tumorale. Nous pouvons nous attendre à une nuisance liée au stress de contention occasionné par les injections. En revanche, ces gestes ne devraient pas engendrer de douleur ou de souffrance particulière. Nous nous attendons à observer l’apparition de tumeurs, au moins dans les groupes témoins. La pousse tumorale peut être à l’origine de nécrose et/ou d’inflammations au point d’injection, et de difficulté à se mouvoir.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin du projet. En effet, il est nécessaire de pouvoir continuer l'étude en réalisant des analyses au laboratoire à partir des tissus prélevés sur ces animaux.
Remplacement
Après plusieurs travaux in vitro très encourageants, l’utilisation d’un modèle animal est indispensable. La démonstration de la mobilisation de la réponse immunitaire en réponse au traitement est impossible in vitro, et demande l’utilisation de souris immunocompétentes, chez lesquelles le déclanchement d’une réponse immunitaire anti-tumorale est réalisable par des expériences de vaccination. Ainsi, les enjeux de ce projet sont la démonstration de l’efficacité in vivo de cette modalité thérapeutique, qui pourra à terme trouver une application dans l’amélioration de la prise en charge des patients. La démonstration de la capacité de notre protocole de traitement à induire une mort cellulaire immunogène complète nécessite des éléments de preuves in vivo, chez des modèles murins immunocompétents, à travers des expériences de vaccination. Cette approche est la seule admise dans la littérature permettant de prouver la mobilisation du système immunitaire et la constitution d’une mémoire immunitaire anti-tumorale.
Réduction
Le projet nécessitera un nombre maximum de 384 souris. Ce nombre a été réduit au maximum tout en restant suffisant et statistiquement robuste pour apporter des réponses claires à notre projet.
Raffinement
Les souris seront hébergées dans des conditions sanitaires contrôlées en disposant d’un enrichissement adapté (carrés de coton pour la fabrication des nids ainsi que des tunnels ou maisonnettes). Les animaux bénéficieront de deux semaines d’acclimatation et d’habituation. Les animaux sont surveillés quotidiennement comme l'exige la réglementation en vigueur. Un suivi régulier comprenant l’observation de critères définis (poids, taille des tumeurs, état général) sera effectué. Des points limites ont été établis (taille et aspect de la tumeur) permettant de soustraire l’animal au protocole, limitant ainsi dans le temps une souffrance et un stress potentiels.
Choix des espèces
Les lignées cellulaires utilisées ont initialement été générées à partir de souris. Afin d’éviter des phénomènes de rejet de greffe (dans la mesure où la procédure de vaccination décrite dans ce projet requiert l’utilisation d’animaux dont le système immunitaire est actif), il est indispensable que les lignées cellulaires et l'organisme entier utilisé pour cette étude aient le même fond génétique. Ces souris auront un âge de 6 à 8 semaines, qui correspond à la période de maturité du système immunitaire
Evaluation d’un apport de cannabidiol sur l’activité mitochondriale et le maintien de la masse musculaire dans un modèle de cancer de la tête et du cou
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système musculosquelettique
Inoculées d'un cancer de la tête et du cou puis traitées par chimiothérapie au cisplatine, 60 souris mâles seront toutes tuées, dans des procédures d'un niveau de souffrance sévère. Le porteur attend une fonte musculaire massive, une perte de poids, de la léthargie, de l'isolement social et une agressivité accrue, et prévoit des jeûnes de seize heures ainsi qu'une contention en tube pour mesurer la composition corporelle. La mise à mort sert à prélever les muscles squelettiques et la totalité du sang. L'hypothèse testée, un effet protecteur du cannabidiol sur le muscle, repose sur des effets que le porteur décrit comme démontrés "principalement in vitro".
Objectifs
La cachexie est un syndrome caractérisé par une fonte musculaire massive, responsable de 25% des décès chez les patients atteints de cancer de la tête et du cou (CTC). Cette perte de masse musculaire est prédictive de l’incidence des complications, de l’efficacité des traitements anticancéreux, et de la survie des patients à long terme. La cachexie est également associée à une augmentation de la fatigue et de la fragilité, à une diminution de l'activité physique entraînant une perte d'autonomie et une dégradation de la qualité de vie. Dans ce contexte, le maintien de la masse musculaire chez les patients atteints de cancer est un défi majeur pour l'amélioration de la réponse aux thérapies et l'amélioration de leur qualité de vie.
Bénéfices attendus
D'après la littérature, l'utilisation du cannabidiol (CBD) semble moduler la respiration mitochondriale, ainsi que le développement et le métabolisme musculaire. Il est largement documenté que la cachexie est associée à un dysfonctionnement mitochondrial et à une atrophie musculaire. Enfin, les effets antinéoplasiques du CBD ont été démontrés dans de nombreux types de cancers, principalement in vitro. Par conséquent, nous postulons que dans notre modèle préclinique de CTC, le traitement au CBD limitera l’atrophie musculaire en favorisant le maintien d'une fonction mitochondriale optimale, et ralentira la croissance tumorale. A l’heure actuelle, les indications retenues par la Haute Autorité de Santé pour l'utilisation du CBD concernent des pathologies neurologiques infantiles et un vaste champ d’expérimentations dans la prise en charge des douleurs cancéreuses est en cours. Notre projet s’intéressera à l’utilisation de cette molécule comme adjuvant à la nutrition et aux molécules de chimiothérapie antinéoplasiques. Malheureusement, seule une partie des patients atteints d'un cancer avancé bénéficient de manière optimale de cette chimiothérapie en raison de la résistance tumorale et des effets toxiques (toxicité hématologique, toxicité du tractus gastro-intestinal, neurotoxicité). Dans le présent programme, nous souhaitons utiliser le CBD comme adjuvant dans le traitement des CTC afin d’améliorer la prise en charge des patients atteints de CTC. L’apport de CBD en plus des traitements anti-cancéreux pourrait ainsi favoriser le maintien de la masse musculaire au cours de ces traitements, ce qui améliorerait leur tolérance et ainsi leur efficacité, et impacterait positivement la qualité de vie des patients. L’utilisation de CBD s’est aujourd’hui démocratisée dans le grand public et son utilisation clinique commence à se mettre en place dans le cadre de l’expérimentation du cannabis à usage médical (pilotée par l’ANSM). Certains traitements comme l’Epidyolex (CBD médical) sont disponibles, et de nombreux effets positifs du CBD sont démontrés. Ainsi, l’utilisation clinique du CBD apparait comme une approche thérapeutique adjuvante intéressante et innovante pour la prise en charge des patients atteints de CTC. Cette utilisation pourrait être facile à mettre en œuvre. Seules manquent des résultats précliniques pour organiser rapidement des études cliniques pour démontrer ces effets positifs chez l’Homme.
Procédures
Les souris incluses dans ce projet seront inoculées avec un cancer par une injection unique de cellules cancéreuses. Deux semaines après cette injection tumorale, un traitement de chimiothérapie par injection de cisplatine (une fois par semaine pendant 2 semaines), et un traitement par injection de CBD (trois fois par semaine pendant deux semaines) seront effectués. Les animaux seront soumis à différents tests permettant d'évaluer leur force musculaire et leur capacité locomotrice. A la fin de ce protocole, les animaux recevront une injection unique de traceurs isotopiques stables pour mesurer la vitesse de synthèse des protéines musculaires. Les animaux seront également soumis à des mises à jeun (de 16h) et à une contention en tube pour l'analyse de leur composition corporelle par echo MRI (imagerie par résonance magnétique nucléaire qui permet de déterminer la masse grasse, la masse maigre, l’eau libre et l’eau corporelle totale d’un petit animal).
Impact sur les animaux
Le protocole expérimental consiste à induire un cancer chez l’animal. Il comprend l'injection de cellules tumorales pour induire un développement tumoral et des injections sous cutanées de cisplatine, cannabidiol et traceurs isotopiques stables. La tumorigenèse peut s'accompagner d'une perte de poids, de comportements anormaux, tels que l'isolement social, la léthargie, l'agressivité accrue ou des altérations de la locomotion. Les différentes mesures de fonctionnalité musculaire, et de composition corporelle réalisées ne seront quant à elles que très peu invasives.
Devenir
A la fin de la procédure, les animaux seront mis à mort afin de pouvoir réaliser les analyses sur les différents tissus prélevés qui permettront de répondre aux objectifs du projet. En effet, le prélèvement des muscles squelettiques est nécessaire pour mesurer le niveau de synthèse protéique au sein de ce tissu. De même, l'ensemble du sang des animaux doit être prélevé pour pouvoir mesurer leur statut inflammatoire et réaliser leur bilan sanguin
Remplacement
L’utilisation d’animaux, dans ce projet est absolument nécessaire et ne peut être remplacée par l’utilisation de systèmes de culture cellulaire à 2 voire 3 dimensions. En effet, le développement de la cachexie est la résultante d’altérations métaboliques systémiques impactant de nombreux tissus et organes (muscle squelettique, foie, tissu adipeux, système immunitaire…). La complexité tumorale (mélange de cellules tumorales et immunitaires), la complexité du dialogue tumoral avec les différents tissus et la complexité du dialogue entre ces tissus eux même, ainsi que les conséquence de la croissance tumorale sur la fonctionnalité musculaire la mobilité ne peuvent être complètement reproduits in vitro.
Réduction
Le nombre d’animaux utilisés dans ce projet est réduit à son minimum sans en compromettre les objectifs. Le nombre de souris nécessaire à l’étude est calculé pour une variation attendue de 25% du volume tumoral entre les souris porteuses de tumeur traitées au cisplatine ou au CBD et les souris porteuses de la tumeur uniquement. Ainsi, le nombre de souris nécessaire par groupe est de 12 souris. Le nombre total de souris nécessaire à la réalisation de ce projet est donc de 60 souris.
Raffinement
Les conditions d’élevage, d’hébergement, de soin et les méthodes utilisées seront les plus appropriées pour éviter et réduire au maximum toute douleur, souffrance, angoisse ou dommage durable que pourraient ressentir les animaux. Un enrichissement de l'environnement sera mis en place, correspondant en divers éléments (tubes en plexiglass, boules métalliques...). Tous les animaux auront un accès illimité à leur régime et à l’eau de boisson. Quotidiennement, l’animalier observera le comportement général de chaque souris, son apparence et contrôlera la présence d’eau et de nourriture. Hebdomadairement, les animaux seront pesés et un contrôle de consommation sera réalisé. L’état général de l’animal sera noté sur le cahier de suivi et l’expérimentateur sera informé de toutes observations anormales. Une grille d'évaluation définissant des points limites sera mise en place. Elle permettra d'identifier des points limites notables et des points limites graves. Si un animal présente 3 points limites notables ou 1 point sévère, il sera pris une décision afin de limiter la douleur à son maximum. L'atteinte d'un point limite grave entrainera la mise à mort de l'animal concerné . Les points limites et l’arbre de décision adapté à cette étude sont présentés en annexes.
Choix des espèces
Nous envisageons d'étudier l'impact d'une supplémentation en cannabidiol sur la mise en place de la cachexie en réponse au développement tumoral et à son traitement par chimiothérapie. Nous envisageons d'inoculer des cellules cancéreuse chez des souris pour induire un cancer qui sera ensuite traité par injection de cisplatine +/- cannabidiol. Les cellules cancéreuses utilisées dérivent de métastases pulmonaires produites chez la souris en réponse à l'implantation de carcinome épidermoïde de l'oropharynx. Le modèle de tumorigenèse est donc syngénique. Ce type d'expérimentation ne peut pas être menée chez l'Homme. De plus, ce protocole requière de nombreux prélèvements tissulaires dont certains sont très difficile à obtenir chez l'Homme (en particulier au niveau musculaire) et la recherche de métastases au niveau hépatique et pulmonaire. Pour réalisée ce protocole, nous utiliserons des souris mâles agées de 12 semaines. Des souris de cette âge sont couramment utilisées pour ce type d'inoculation de cancer. Nous avons choisi cet âge afin de valider que l'inoculation du cancer que nous décrivons est bien conforme à ce qui a été publié précédemment et pour faciliter la comparaison des résultats que nous obtiendrons avec ceux pré-cités.
Mise en place et validation d’un dispositif de mesure de la prise alimentaire et de la motivation chez la souris, et utilisation du dispositif pour l’évaluation de l’effet de candidats médicaments.
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
Pour valider un distributeur automatique qui mesure la prise alimentaire et la motivation, puis tester des candidats médicaments contre les troubles du comportement alimentaire, 1 368 souris sont utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance léger à modéré. Elles peuvent être isolées jusqu'à dix-sept jours et voient leur accès à la nourriture limité à huit heures par jour pendant neuf jours au maximum, ce que le porteur décrit lui-même comme une source de stress modéré. À l'issue, 600 d'entre elles seront transférées vers d'autres projets et les autres tuées, soit pour des prélèvements de sang et d'organes incompatibles avec la survie, soit à cause des effets indésirables des produits testés. Le porteur affirme qu'il n'existe pas de méthode de substitution, ou qu'elle ne suffirait pas, et que l'animal reste un "passage obligatoire" avant l'humain.
Objectifs
L'obésité et les troubles du comportement alimentaire tels que l'anoréxie, la boulimie, le binge eating (frénésie alimentaire), l'addiction alimentaire sont des pathologies de plus en plus fréquentes et concernent au total 17 % et 10 % de la population respectivement, elles sont dues notamment à la dérégulation de la prise alimentaire. Le projet a donc pour objectif l'étude de la prise alimentaire et ces modifications ainsi que l'exploration des processus psycho-neurobiologiques comme la motivation chez l'animal dans son environnement. Afin d'affiner et d'automatiser l'étude du comportement alimentaire, le projet utilisera un dispositif développé par des chercheurs de l'université de Washington et nommé FED3 (Feeding Experimentation Device 3).
Bénéfices attendus
A court terme, les bénéfices attendus sont l'utilisation d'un dispositif dans la mesure de la prise alimentaire et les données issues de ce projet permettront de passer à une phase d'évolution du dispositif. De plus, les bénéfices attendus sont de démontrer que le composé testé est actif contre les troubles alimentaires et/ou d’évaluer ses éventuels effets secondaires avant son passage en phases cliniques. A long terme, les bénéfices attendus sont la découverte de nouveaux médicaments pour traiter les troubles du comportement alimentaire.
Procédures
Les animaux de ce projet pourront être administrés avec les composés à tester par différentes voies (-2 minutes par administration). Des prélèvements de sang sur animal vigile pourront être effectués (2 minutes par prélèvement). Et l'animal pourra être anesthésié en fin d'expérience pour les prélèvements terminaux de fluides corporels et tissus. Accès à la nourriture au moins 8h par jour sur une période de 9 jours maximum.
Impact sur les animaux
Les contentions des animaux vigiles pour administrer le produit, induire une anesthésie ou pour effectuer des prélèvements sanguins peuvent engendrer un stress mineur à l'animal. Les prélèvements sanguins induisent un stress léger et une douleur légère. L’isolement des animaux sur une période de 17 jours maximum pourra être source de stress. L'accès à la nourriture limité par jour peut induire un stress modéré.
Devenir
Euthanasie des animaux pour réaliser des prélèvements d’organe/ fluides corporels à un volume ne permettant pas la survie de l’animal ou mise à mort des animaux suite aux effets indésirables provoqués par le(s) produit(s) ou réutilisation des animaux dans un autre projet ayant un degré de sévérité sans réveil, léger ou modéré après accord du vétérinaire.
Remplacement
Dans le cadre du développement de nouveaux médicaments, ce projet est réalisé chez la souris car il n’existe pas de méthode de substitution (in vitro ou in silico) pour évaluer les effets d’une nouvelle molécule sur les troubles du comportement alimentaire. Ou si elles existent, elles ne sont pas suffisantes pour répondre aux objectifs scientifiques du projet. Or, avant toute administration à l’homme, l’animal constitue un passage obligatoire pour l’évaluation de l’efficacité, la toxicité et la pharmacocinétique d’un candidat médicament. A ce jour, la souris est l’espèce qui est la plus adaptée à ce type de modèle d’étude.
Réduction
Un nombre minimal et suffisant d’animaux par groupe est utilisé afin d’analyser de façon rigoureuse et efficace les résultats des expériences et d’effectuer des analyses statistiques. Nombre d’animaux minimal et suffisant par groupe pour réaliser une analyse statistique : 12 / par groupe, à raison de 3 études apr an. L’analyse statistique sera adaptée au modèle. Cependant, une réutilisation des animaux, après avis du vétérinaire, est envisagée et permettra de réduire le nombre réel d’animaux utilisés.
Raffinement
Dans ce projet, le raffinement sera obtenu par : • la mise au point de procédures rigoureuses, • la formation du personnel, • un suivi quotidien de l’état de santé des animaux, • le recours à des procédures les moins invasives possibles, • Le suivi d’éventuel signes cliniques, • La détermination des points limites, • Le recours aux procédures d’euthanasie dès que nécessaire, • La réduction du volume sanguin prélevé grâce à l’amélioration de la sensibilité des méthodes d’analyse • La familiarisation des animaux aux procédures expérimentales.
Choix des espèces
La souris est l'une des espèces animales les plus pertinentes et les plus couramment utilisées pour évaluer les effets d'un produit sur le comportement alimentaire, notamment dans l'obésité de par la reproductibilité des résultats obtenus donc leur robustesse. Animaux adultes. Ce projet n’a pas pour objectif d’étudier les effets du produit sur l’animal à d’autres stades de développement.
I. Développement d’une méthode de transfert de thérapies au cerveau par ultrasons
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
32 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour analyse de leurs tissus, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une séquence d'ultrasons destinée à ouvrir temporairement la barrière qui protège le cerveau, une injection intraveineuse par cathéter posé dans la veine de la queue, et des séances d'imagerie sous anesthésie de deux heures répétées jusqu'à deux fois par semaine. Le porteur indique que l'ouverture de cette barrière provoque de légers dommages cérébraux dans moins de 10 % des cas, avec des douleurs transitoires possibles. Il présente les ultrasons comme un "espoir majeur" pour des maladies génétiques cérébrales sans traitement, alors que le projet se limite à évaluer le passage de particules virales et l'état du cerveau après traitement.
Objectifs
La principale limite à l'efficacité des thérapies dans le cerveau est leur accès restreint en raison de la barrière protégeant le cerveau de tout élément pouvant être toxique, mais limitant aussi le passage de la majorité des médicaments. Récemment, une technique utilisant des ultrasons a attiré l'attention en tant que moyen non invasif pour perturber temporairement cette barrière. Les ultrasons permettent de perturber cette barrière à travers le crâne et donc sans opération chirurgicale nécessaire. Dans cette étude, nous évaluerons chez la souris le potentiel thérapeutique de cette approche. En plus des données que nous obtiendrons avec des séances d'imagerie médicale, reflétant le caractère réversible ou non de l’ouverture de la barrière, nous évaluerons la durée d'efficacité du traitement. Enfin, nous étudierons les modifications provoquées dans le cerveau après avoir reçu une onde ultrasonore afin d’en évaluer l'intégrité après traitement.
Bénéfices attendus
Les ultrasons représentent un espoir majeur de traitement de nombreuses pathologies cérébrales tel que les maladies génétiques. Des essais cliniques utilisant cette technique chez l'homme sont en cours. Nous souhaitons ici évaluer des approches plus performantes que les traitements habituels et profiter d'une délivrance par ultrasons. Avec le développement en cours des ultrasons chez l'homme, les méthodes que nous proposons pourraient bénéficier d'un transfert rapide vers l'homme. Dans le cas de maladies génétiques, nous souhaitons évaluer le potentiel des ultrasons pour administrer un traitement efficace et durable dans le cerveau. Cette approche pourrait permettre de corriger, au niveau génétique, des anomalies au niveau cérébral, ce qui représente un espoir conséquent pour les personnes atteintes de ce type de maladie, qui ne disposent à ce jour d'aucun traitement efficace, à l'exception de traitements de leurs symptômes.
Procédures
Tous les animaux seront exposés à une séance d'imagerie médicale anatomique pour une durée maximale de 2h, anesthésie incluse. Pour les besoins de l'imagerie médicale effectuée dans ce projet, une partie des animaux recevront une injection permettant d'améliorer la qualité de l'image. Tous les animaux recevront une séquence ultrasonore ainsi qu'une injection intraveineuse de notre traitement. Tous les animaux seront également exposés à des séances d'imageries servant à évaluer l'efficacité du traitement et nécessitant une injection dans l'abdomen, ces séances pouvant être répétées jusqu'à 2 fois par semaine.
Impact sur les animaux
De possibles douleurs transitoires pourraient apparaître suite à l’apparition de légers dommages dans le cerveau provoqués par l'ouverture de la barrière le protégeant, visualisables par imagerie médicale (fréquence observée inférieure à 10%). Notre protocole nécessite une pose de cathéter dans la veine de la queue, ainsi que des injections dans l'abdomen qui seront réalisées sous anesthésie générale, présentant des contraintes de classe légère pour les animaux et n’engendre pas de souffrance ou de stress. Le transport entre les laboratoires du projet peut également générer un léger stress ou inconfort chez l'animal.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure afin d'en analyser les tissus.
Remplacement
Le projet portant sur l’étude de la réponse du cerveau, et plus particulièrement la barrière le protégeant, il nous est impossible de remplacer l’animal vivant par un modèle cellulaire ou de simulation informatique. De plus, il n'existe pas à ce jour de méthodes alternatives, n'impliquant pas d'animaux vivants, qui permettent l'étude du passage de particules virales à travers cette barrière grâce aux ultrasons. L’étude qui en découle comporte des analyses du cerveau afin d'évaluer l’impact cellulaire des ultrasons qui ne sauraient être remplacées par un modèle informatique ou cellulaire.
Réduction
Le nombre d’animaux a été calculé avec l’aide d’un logiciel permettant d’évaluer le nombre d’animaux minimum nécessaire pour mettre en évidence des différences statistiquement significatives sur les paramètres à mesurer. Ce nombre tient compte des risques de mort et d’exclusion d’un animal lors des différentes procédures. Le nombre d’animaux nécessaires à nos travaux a été réduit au minimum sans compromettre l’interprétation statistique de nos résultats. Le suivi de l'efficacité du traitement se faisant sur plusieurs semaines pour chaque animal, notre étude nécessite très peu de groupes de souris.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans des conditions répondant aux critères relatifs aux soins et à l'hébergement des animaux de l'Annexe II du premier février 2013 de l'arrêté fixant les conditions d'agrément, limitant ainsi les angoisses qui pourraient être induites par l'environnement. Toutes les mesures seront prises pour réduire la souffrance des animaux. L’ensemble des expérimentations seront réalisées sous anesthésie adaptée, les animaux seront maintenus en température et un suivi de la fréquence cardiaque et respiratoire sera effectué lors des séances d'imagerie médiale et de traitement par ultrasons. L'imagerie médicale nous permettra également de visualiser l'apparition d'éventuel dommage au cerveau avant le réveil de l'animal, permettant une administration préventive d'un analgésique dans ce cas. Une échelle de cotation de douleur basée sur des signes indicatifs de gêne sera utilisée afin d'évaluer l'état général de chaque animal et de définir des points limites, permettant ainsi de prendre le plus rapidement possible des mesures nécessaires pour préserver le bien-être de l'animal. De plus, dans le cas où certains signes de douleurs seraient observés, sans dépassement des points limites, un traitement sous-cutané avec un analgésique sera mis en place.
Choix des espèces
L’ensemble des animaux utilisés seront des souris à l'âge adulte, soit à partir de 6 semaines. Nous avons optimisé les protocoles pour des animaux de ce calibre, ce qui nous permettra un transfert sans difficulté pour ces expérimentations.
Génération d’un modèle murin de Dégénérescence Cérébelleuse EU1 de 2
- Recherche appliquée
- Troubles immunitaires
- Troubles nerveux
59 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, pour le volet mené dans le premier des deux établissements de ce projet. Une chirurgie de 45 minutes ouvre un orifice d'un millimètre dans le crâne pour injecter dans le cervelet un vecteur produisant une molécule inflammatoire, puis cinq injections abdominales suppriment les cellules régulatrices de l'immunité. Le porteur indique un stress modéré lié aux manipulations répétées, une douleur post-opératoire possible sur la zone suturée et une perte de poids qui pourrait atteindre le point limite en cas de toxicité de la molécule. Il justifie le projet par la rareté des échantillons de patientes et affirme qu'"aucune méthode alternative" ne permet de satisfaire le remplacement.
Objectifs
La pathologie qui fait l’objet de cette étude est caractérisée par une dégénérescence des neurones du cervelet. Les symptômes associés sont des troubles de l’équilibre et de la coordination conduisant à un handicap sévère en quelques mois. Elle touche principalement des femmes atteintes d’un cancer gynécologique (ovaire, sein). Chez ces patientes, le système immunitaire normalement responsable de détruire la tumeur, s’attaque également aux neurones du cervelet et les détruisent. Le diagnostic est confirmé par la détection d’anticorps présents dans le sang et dans le cerveau dont la caractéristique est de reconnaître les neurones du cervelet ainsi que la tumeur des patientes. La théorie en vigueur suppose que la tumeur est responsable de l’activation du système immunitaire et par des mécanismes encore mal compris, le système immunitaire va également s’activer dans le cerveau et détruire les neurones du cervelet. Afin d’étudier les mécanismes à l’origine de la pathologie, le recours à un modèle animal est indispensable à cause de la rareté des échantillons disponibles auprès des patients. Ce modèle permettra des analyses plus approfondies depuis l’apparition de la tumeur jusqu’à la destruction des neurones. L’objectif est donc de développer un modèle de la maladie chez la souris qui soit au plus proche de la maladie humaine. A ce stade l’objet de cette demande d’autorisation est d’évaluer et valider 2 méthodologies qui seront employées pour modéliser la maladie chez la souris. Le projet se déroule dans 2 établissements utilisateurs.
Bénéfices attendus
Grâce à la modélisation de la maladie chez la souris, l’identification des mécanismes qui conduisent à l’activation des défenses immunitaires contre les neurones du cervelet permettra à terme de développer une thérapie efficace pour guérir les femmes atteintes par la maladie.
Procédures
Interventions réalisées à l’EU1 : -En début de protocole une chirurgie d’environ 45 minutes est réalisée sous anesthésie et analgésie pour l’injection dans le cervelet, à travers un orifice minime d’un millimètre dans l’os cranien, d’un vecteur capable de faire sécréter une molécule inflammatoire localement par les cellules immunitaires. -Un prélèvement de sang est effectué en quelques secondes sur animal anesthésié avant mise à mort. -Cinq injections d’une molécule suppressive des cellules régulatrices de l’immunité seront faites par voie abdominale sur 2 semaines à 3 jours d’intervalle. Intervention réalisée à l’EU2 : une injection par voie cardiaque d’un fixateur du tissu cérébral est réalisée sous analgésie et anesthésie profonde sans réveil.
Impact sur les animaux
-Stress modéré induit par la manipulation répétée des animaux et leur contention -Une perte de poids engageant le point limite pourrait survenir dans le cas d’une toxicité de la molécule employée pour induire la suppression des cellules régulatrices de l’immunité. -stress lié à la contention pour réaliser le prélèvement de sang au niveau du sinus de l’oeil -douleur causée par les actes invasifs lors de la chirurgie sous anesthésie -Stress post-opératoire (physique, thermique, nutritionnel) et douleur potentielle sur la zone cutanée après suture. -Un état fébrile ou une perte de mobilité pourraient être induits si l’inflammation est trop disséminée dans le cerveau. Elle devrait néanmoins rester localisée car l’injection est faite localement dans le cervelet et pas en intra-veineuse. -douleur causée par les actes invasifs nécessaires à l’injection par voie cardiaque d’un fixateur du tissu cérébral sous anesthésie profonde sans réveil
Devenir
Les animaux utilisés dans ce projet sont des organismes génétiquement modifiés qui ne peuvent être replacés ou relâchés. Procédure N°1 : Les animaux seront mis à mort pour contrôler et analyser l’efficacité et la durée de la suppression des lymphocytes régulateurs de l’immunité. Procédure N°2 : Les animaux seront mis à mort pour prélèvement et analyse du cervelet afin de valider la production intra-cérébelleuse d’une molécule pro-inflammatoire.
Remplacement
La maladie neurologique qui nous intéresse est caractérisée par la perte des neurones du cervelet et reste encore mal comprise. Les analyses possibles à partir des biopsies des patients sont très réduites de par la rareté de la maladie et concernent essentiellement les liquides biologiques (sérum, liquide céphalorachidien), et les tumeurs. Les biopsies de cerveau n’ont fourni que des informations sur la phase terminale de la maladie. Seul l’impact des anticorps sur le fonctionnement des neurones a pu être étudié sur coupe fraîche de cervelet de rat, mais l’effet observé n’est pas confirmé à l’échelle de l’animal. L’objectif de notre modèle est d’accéder aux mécanismes de la réponse immunitaire qui est dirigée initialement contre la tumeur pour en comprendre le rôle dans l’inflammation du système nerveux central. Aucun modèle cellulaire actuel ne permet de récapituler ces éléments de manière concomitante in vitro. Un modèle animal est donc indispensable pour atteindre nos objectifs et permettra une analyse complète depuis l’apparition de la tumeur jusqu’à la destruction des neurones. Aucune méthode alternative ne permet de satisfaire l‘objectif de Remplacement à notre connaissance.
Réduction
Notre protocole vise à évaluer la fonctionnalité biologique de nos méthodologies et à déceler d’éventuels effets indésirables sur les capacités motrices de nos souris. En préambule, la qualité de 2 lots de molécule suppressive des cellules régulatrices de l’immunité sera évaluée grâce à un effectif réduit à 6 animaux contrôles sans consommer inutilement l’effectif total prévu aux tests en cas de toxicité d’un lot. Pour assurer la significativité des résultats obtenus aux tests de motricité, un effectif minimum de 16 animaux a été déterminé à l’aide d’un test statistique de puissance pour chacune des 2 méthodologies. Avant la réalisation des tests de motricité, 3 ou 4 animaux supplémentaires devront être mis à mort à 3 moments clés pour réaliser les analyses biologiques et évaluer la fonctionnalité de la méthodologie employée. Ces moments clés ont été choisis sur la base des études publiées sur nos méthodologies et réduites au minimum sans compromettre le but visé en sus. De plus, les animaux employés aux tests de motricité serviront à un 4ème et dernier point d’analyse qui viendra compléter en terminal les 3 points d’analyse précédents. Ainsi aux 16 animaux précédemment mentionnés, s’ajoutent 12 animaux pour la 1ère méthodologie et 9 animaux pour la 2ème. Ainsi sont nécessaires au projet un total de 34 (6+16+12) et 25 (16+9) animaux, soit 59 animaux.
Raffinement
-Pour limiter le stress des animaux, les souris sont habituées quotidiennement à l’expérimentateur pendant une semaine avant le début de l’expérimentation (5 min par animal. -Une surveillance accrue du bien-être de l’animal grâce à un système de scorage permettra d‘anticiper la perte de poids, de la mobilité et du toilettage pour anticiper au maximum la survenue des points limites. -Une phase d’habituation aux tests de motricité est réalisée sur 4 jours. Une récompense type céréale est donnée en fin de test. Une cage refuge permet de réduire le stress de la traversée sur barre. Les appareils sont nettoyés pour éviter un stress lié à l’odeur des animaux précédents. - des animaux morts n’ayant subi aucune procédure expérimentale seront utilisés pour la mise au point des protocoles d’analyse avec des prélèvements effectués en post-mortem, et pour l’entrainement aux gestes de la chirurgie -Le prélèvement de sang dans le sinus de l'oeil est réalisé avant la mise à mort sous anesthésie gazeuse pour réduire le stress et la souffrance de l’animal. La chirurgie est réalisée sous analgésie sur animaux anesthésiés. Après induction de l’anesthésie, les griffes des animaux sont écourtées pour éviter les infections par grattage de la zone suturée en post-opératoire. Des soins post-opératoires sont appliqués : l’animal est placé dans une enceinte chauffée à une température de 36-38°C pour un réveil optimal en cage individuelle pendant 24h avec mise à disposition facilitée de nourriture (pâté de croquettes humidifiées) et de boisson (en gelée) renouvelées les 2 jours suivants, et avec du matériel de nidification neuf pour contrôler le maintien d’un comportement stéréotypé. L’injection d’analgésique sera répétée les jours suivant. Une surveillance du bien-être sera effectuée les heures suivant le réveil et quotidiennement les jours suivants grâce à une grille de scorage jusqu’à la cicatrisation, puis 2 fois par semaine jusqu’à la fin de la procédure. Selon l’évolution de la cicatrisation, on appliquera de la crème cicatryl ou dermaflon sur la zone suturée pendant 3 jours. En point final, tous les prélèvements seront effectués après la mise à mort.
Choix des espèces
La souris sera utilisée en raison de l’abondance de littérature sur ce modèle couramment utilisé pour l’étude des pathologies neurologiques. En effet, il s’agit d’une espèce dont l’architecture cérébrale est proche de l’architecture du cerveau humain. La souris est également un bon modèle car il existe un répertoire important de cellules cultivées au laboratoire capables de former une tumeur chez la souris. Il existe aussi de nombreuses lignées de souris génétiquement modifiées, comme celle que nous utilisons pour manipuler le système immunitaire qui nous aidera à comprendre les mécanismes pathologiques responsables de la maladie. Les souris seront utilisées à l’âge de 6 à 8 semaines car elles sont sexuellement matures et ont presque atteint leur taille définitive.