Souris

3 000 souris, rats et lapins vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une sécheresse oculaire est provoquée par un dysfonctionnement des glandes de Meibomius, avec administrations souvent quotidiennes de produits par gouttes, injections ou voie intraconjonctivale, entraînant picotements, brûlures, rougeurs et gonflements des paupières, avant mise à mort pour des analyses ex vivo. Le porteur présente les examens comme non invasifs et proches de ceux pratiqués en cabinet. Il affirme qu'aucune méthode alternative ne mime l'œil "dans sa globalité" et retient trois espèces pour couvrir leurs particularités anatomiques.

Objectifs

L'objectif de ce projet est de proposer des modèles expérimentaux de sécheresse oculaire chez le rat, la souris et le lapin afin de tester l'efficacité de nouveaux traitements. L’œil sec est une maladie multifactorielle des larmes et de la surface oculaire, plus fréquente chez les femmes et les personnes âgées. Elle concerne 5 à 35% de la population. Les manifestations cliniques sont variées et impactent considérablement la qualité de vie des patients. Les modèles de sécheresse oculaire chez les rongeurs et le lapin sont relativement bien décrits dans la littérature. Les dysfonctionnements des glandes de Meibomius (DGM ou MGD) sont des troubles chroniques répandus affectant la santé et le bien-être de millions de personnes dans le monde. Ces dysfonctionnements constituent une anomalie chronique et diffuse des glandes de Meibomius, caractérisée, en principe, par une obstruction des canaux excréteurs et/ou des modifications qualitatives/ quantitatives des secrétions glandulaires, dont les conséquences potentielles sont : Altérations du film lacrymal, symptômes d’irritation oculaire, inflammation clinique, maladie de la surface oculaire. Les DGM sont classifiés selon deux grandes catégories, en fonction des sécrétions meibomiennes : hypoexcrétion (la cause la plus fréquente du DGM) et hyperexcrétion. En conclusion, les DGM peuvent provoquer des altérations du film lacrymal, des symptômes d’irritation, d’inflammation et de sécheresse oculaires. C’est de loin la première cause de sécheresse dite « évaporative ».

Bénéfices attendus

Le bénéfice attendu du projet est de proposer des modèles expérimentaux qui permettront d'évaluer l'efficacité de nouveaux traitements. La recherche de traitements est en constante évolution et nécessite de pouvoir les tester dans les meilleures conditions possibles et dans le plus grand respect du bien-être animal.

Procédures

Les procédures expérimentales nécessitent l'administration, le plus souvent quotidienne, de différents produits par instillations (gouttes oculaires), par voie intramusculaire, intrapéritonéale, intraconjonctivale. Ces procédures ne durent que quelques secondes. Les examens ophtalmologiques se feront à l'aide de techniques non invasives (imagerie, observations au biomicroscope). Ces examens sont réalisés chez l’homme en cabinet médical par un ophtalmologiste sans anesthésie et sans hospitalisation. Ils le sont également chez l’animal en clinique vétérinaire. Ces examens pourront se faire pour une partie sur animaux vigiles, sous anesthésie locale ou sous anesthésie légère. Leurs durées sont réduites au maximum pour le bien-être de l'animal. Ces examens ne durent que quelques secondes pour la plupart, 5 minutes environ pour le plus long.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sur les animaux sont essentiellement celles observées dans la maladie à savoir des picotements, des démangeaisons, des sensations de brûlure, des rougeurs palpébrales, des gonflements des paupières. Toutes ces manifestations sont imputables à la composante inflammatoire de la maladie. L'administration des produits devrait engendrer tout au plus une gêne transitoire de courte durée et éventuellement une hyperémie des conjonctives comme on peut le constater chez l’homme.

Devenir

A l'issue de chaque procédure, tous les animaux seront mis à mort pour permettre des réalisés les évaluations ex vivo (évaluations histologiques sur tissus, dosages de produits...).

Remplacement

L’œil est un organe complexe. Il est composé de plusieurs tissus anatomiquement et physiologiquement très différents. Il est de plus soumis à d'importantes variations environnementales mécaniques et physicochimiques, ainsi qu'à d’importantes interactions biologiques avec les tissus et organes voisins. A ce jour, aucune méthode alternative ne permet de mimer l’œil dans sa globalité fonctionnelle et environnementale. C'est pour cela que l’utilisation d’animaux vivants dans ces procédures expérimentales sont nécessaires pour atteindre les objectifs de ce projet.

Réduction

Le nombre maximum d’animaux prévu pour ce projet a été déterminé en fonction de la distribution théorique rencontrée dans les données bibliographiques et historiques de l'établissement, du nombre d'études estimées et tient compte des variations du métabolisme, de la robustesse des mesures et de notre expérience. Ce nombre limité doit nous permettre de conclure sur l’efficacité ou non d’un traitement. L'effet d'un traitement sera évalué à chaque moment à l'aide des tests statistiques Un calcul de l’effectif sera réalisé avant chaque étape afin d’ajuster et de revoir à la baisse si possible le nombre d’animaux à inclure dans les procédures. De plus, dès que les procédures expérimentales le permettront, des évaluations non invasives seront choisies tout au long du projet pour améliorer la condition animale et éviter la mise à mort inutile des animaux. De même, l'analyse des deux yeux sera privilégiée autant que possible afin de réduire le nombre d'animaux utilisé.

Raffinement

Un suivi quotidien des animaux sera effectué afin de minimiser au maximum l’impact des procédures sur leur bien-être. Les rongeurs seront placés en groupe dans des cages d’hébergement contenant nourriture et boisson ad libitum et enrichissement à ronger et un abri. Les lapins seront placés individuellement ou par deux dans des cages avec boisson ad libitum, nourriture et enrichissement à ronger. Les examens non invasifs choisis pour évaluer les signes cliniques de la maladie sont semblables à ceux pratiqués chez l'homme en cabinet ophtalmologique ou chez l’animal en cabinet vétérinaire. Les examens de l'œil qui requièrent l’immobilité de l'animal pourront être réalisés pour son confort sous anesthésie. Des points limites adaptés, suffisamment prédictifs et précoces permettent de limiter une éventuelle douleur à son minimum. Ce projet a été soumis pour évaluation à un comité d’éthique et sera suivi par la structure en charge du bien-être animal de l'établissement.

Choix des espèces

Les espèces animales choisies ont une physiologie, une anatomie et un métabolisme largement décrits dans la bibliographie scientifique. L’extrapolation à l’homme des effets sur l’œil en est d’autant plus facilitée. De plus, les modèles expérimentaux concernant cette pathologie sont largement utilisés et décrits sur ces espèces dont les publications de référence sur laquelle le projet est basé. Pour ce projet, des souris, des rats et des lapins ont été retenus pour tenir compte des particularités anatomiques et physiologiques de chaque espèce afin d’augmenter les chances de mener ce projet à terme. Les animaux utilisés seront de jeunes adultes à leur arrivée dans notre animalerie. Les lapins inclus dans ce projet auront 8 à 12 semaines et les rongeurs 6 à 12 semaines conformément aux publications de référence qui servent de base aux modèles et qui correspond à la maturité visuelle chez ces animaux. Ils observeront ensuite une période d’acclimatation de 3 jours minimum avant leur entrée dans les procédures expérimentales.

1 020 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une greffe de cellules tumorales sous la peau puis subissent injections, gavages, huit prélèvements sanguins, neuf séances d'imagerie et des mesures de tumeur, avant d'être tuées pour les analyses. Le porteur reconnaît une douleur liée à la croissance tumorale, souvent associée à une perte de poids. Il présente la souris comme "le modèle de choix et de référence" pour valider in vivo un agent censé renforcer les lymphocytes T contre le cancer.

Objectifs

Ces dix dernières annéees, les immunothérapies ont révolutionné la prise en charge des patients atteints de cancer. En éduquant nos défenses immunitaires à reconnaitre spécifiquement les cellules tumorales, ces traitements permettent en effet de guérir du cancer avec peu de toxicité et de façon durable, à la différence des traitements standards de chimiothérapie et radiothérapie. Malgré ces avancées majeures, les immunothérapies sont efficaces chez une minorité (

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de valider à terme l’intérêt clinique d'un agent pharmacologique récemment identifié, pour lequel des résultats obtenus in vitro montrent une potentialisation des outils cellulaires à la base des immunothérapies dans le contexte du cancer.

Procédures

Au cours des différentes expériences, les animaux seront soumis à : - 8 prélévements sanguins (1 goutte), la durée de ce geste est évaluée à moins d'une minute - 9 séances d'imagerie, la durée de ce geste est évaluée à 3 minutes - 6 mesures de la tumeur à l'aide d'un pied à coulisse, la durée de ce geste est évaluée à 2 minutes - 4 administrations par gavage, la durée de ce geste est évaluée à moins de 2 minutes - 9 injections intrapéritonéales, la durée de ce geste est évaluée à moins d'une minute - 1 injection sous-cutanée, la durée de ce geste est évaluée à moins d'une minute - 1 séance de rasage du flanc droit à l'aide d'un rasoir électrique, la durée de ce geste est évaluée à moins de 2 minutes - 1 injection intraveineuse, la durée de ce geste est évaluée à moins d'une minute

Impact sur les animaux

Des nuisances potentielles pourraient résulter du stress généré lors des injections et plus globalement par la manipulation hebdomadaire des animaux, mais également de la douleur résultant de la croissance tumorale qui est souvent associée à une perte de poids

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort, afin de réaliser les prélévements nécessaires à l'étude.

Remplacement

Les expériences exposées dans ce projet reposent sur un grand nombre d’expériences ex vivo montrant une potentialisation des fonctions antitumorales après traitement par un inhibiteur pharmacologique nouvellement identifié. Le recours aux modèles animaux permettra de valider in vivo, dans des modèles précliniques, le gain résultant de l'utilisation de cet inhibiteur sur des approches d'immunothérapies au sein d’un organisme vivant.

Réduction

Un suivi longitudinal de la croissance des tumeurs sera réalisé par palpation des tumeurs et par imagerie afin de réduire le nombre d'animaux utilisés. Les groupes d'étude sont faits le plus souvent en même temps afin de réduire le nombre de groupes contrôles. Le nombre de souris utilisées a été estimé sur la base de nos travaux antérieurs et de la littérature montrant que 18 à 24 souris par groupe permettent de mettre en évidence des différences significatives, en termes de réduction de la croissance des tumeurs. Les variations seront comparées par des tests statistiques adaptés.

Raffinement

Les interventions (injections intraveineuses et prélèvements sanguins) seront précédées d'une anesthésie générale, afin de prévenir la douleur. Nous utiliserons l'imagerie pour un suivi de la charge tumorale, ce qui nous permettra de définir un critère d’efficacité des immunothérapies basé sur cette approche pour les études ultérieures. Les souris seront surveillées quotidiennement afin de déceler et notifier rapidement tout signe de changement de comportement ou d'état de santé des animaux. L’atteinte des points limites définis en amont entraina une mise à mort anticipée si nécessaire.

Choix des espèces

La souris est le modèle de choix et de référence pour l'étude du développement tumoral et de la réponse immunitaire. Les modèles murins permettent en effet d'apprehender la complexité de la réponse tumorale. Ces modèles permettent notamment d'apprehender la possibilité de rencontre des cellules de l'immunité et des cellules tumorales au sein de l'organisme. Ces modèles permettent également de prendre en compte la survie des cellules immunes et le maintien de leur activité antitumoral au sein du microenvironement tumorale, qui le plus souvent met en place des mécanismes pour inhiber la réponse immune. Dans le projet proposé les souris utilisées seront des souris âgées de 8 à15 semaines (système immunitaire mature).

2 904 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent injections répétées, régimes gras, mises à jeun, tests métaboliques avec prélèvements sanguins et hébergement en cage calorimétrique, pour développer une cholangite sclérosante ou une stéatose hépatique, avant mise à mort pour prélever leurs organes. Le porteur qualifie l'induction de ces maladies de "strictement nécessaire" et présente les pathologies comme asymptomatiques. Il affirme que la complexité cellulaire du foie ne peut être répliquée in vitro et qu'il faut un "organisme entier".

Objectifs

La cholangite sclérosante primitive et la stéatose hépatique non-alcoolique sont des maladies ne disposant d’aucun traitement pharmacologique formel validé. La stéatose hépatique non-alcoolique va devenir la première cause de transplantation hépatique et la cholangite sclérosante primitive est une maladie dont les mécanismes moléculaires sont très mal caractérisés, il est dit d’elle que c’est la dernière boîte noire de la médecine qui s’intéresse à l’étude du foie. Ce projet a donc pour objectif de mieux caractériser rôle de la mort des différentes populations cellulaires dans le développement de ces maladies. Il permettra d’identifier et de cibler des populations clés dans le développement de la maladie. L’utilisation d’inhibiteurs pharmacologiques dans ces pathologies pourra constituer la base d’un dépôt de brevet.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à mieux caractériser des maladies du foie sans traitement pharmacologique disponible actuellement. D’un côté la cholangite sclérosante primitive, maladie rare mais grave exposant au risque de cirrhose et de cancer. Actuellement, le seul traitement efficace de cette maladie est la transplantation hépatique. Or ce traitement est réservé aux patients avec une maladie avancée et n’est pas toujours possible en cas de cancer. Il est donc primordial d’étudier d’autres pistes thérapeutiques. De l’autre côté, la stéatose hépatique non alcoolique est la maladie hépatique la plus commune car elle suit la courbe de progression de l’obésité. Bien que sa prévalence explose, aucun traitement n’est disponible à ce jour, et le nombre de patients au stade terminal de la maladie (c’est-à-dire cirrhose) nécessitant une transplantation hépatique est en croissance perpétuelle. Nous attendons de cette étude la preuve de concept de l’effet bénéfique de l’inhibition de la mort cellulaire sur le développement de ces maladies.

Procédures

Au cours de ce projet les animaux seront soumis à différents gestes techniques liés à la mise en place des modèles de pathologies hépatiques et à leurs traitements. Les interventions sont majoritairement peu invasives. Les différentes séries de gestes réalisés sur les souris pourront être au choix selon les questions scientifiques : 1-Injections intrapéritonéale (1x/j/pendant 5 jours/5 sec animal vigile)+Utilisation de régimes spéciaux (8 à 16 semaines de régime)+Tests dynamiques d’exploration du métabolisme glucidique (mise à jeun de 5h, 1 injection intrapéritonéale ou 1 gavage unique, 6 prélèvements sanguins de très faible quantité (une goutte) (2h pour chaque tests - 2 tests par mois espacé d’une semaine minimum - 4 fois maximum)+Mesure de la composition corporelle (5-10 minutes animal vigile ) et cages calorimétrie (maintien 5j maximum)+ Prélèvement sang sous anesthésie suivi de l’euthanasie et des prélèvements post-mortem (5 minutes). 2-Injections intrapéritonéale (1x/j/pendant 5 jours/5 sec animal vigile)+Utilisation de régimes spéciaux (1 à 8 semaines de régime)+Prélèvement sang sous anesthésie suivi de l’euthanasie et des prélèvements post-mortem (5 minutes). 3-Injections intrapéritonéale (1x/j/pendant 5 jours/5 sec animal vigile)+Utilisation de régimes spéciaux (1 à 8 semaines de régime)+Administration d’inhibiteurs via l’aliment (de 8 à 16 semaines)+ Prélèvement sang sous anesthésie suivi de l’euthanasie et des prélèvements post-mortem (5 minutes). 4-Utilisation de régimes spéciaux (8 à 16 semaines de régime) )+Tests dynamiques d’exploration du métabolisme glucidique (mise à jeun de 5h, 1 injection intrapéritonéale ou 1 gavage unique, 6 prélèvements sanguins de très faible quantité (une goutte) (2h pour chaque tests - 2 tests par mois espacé d’une semaine minimum - 4 fois maximum)+Mesure de la composition corporelle (5-10 minutes animal vigile ) et cages calorimétrie (maintien 5j maximum)+ Prélèvement sang sous anesthésie suivi de l’euthanasie et des prélèvements post-mortem (5 minutes). Chaque point représente une trajectoire de vie pour un groupe d’animaux et donc le maximum d’actes effectués sur ce même groupe.

Impact sur les animaux

La principale contrainte concerne le développement des pathologies du foie induites génétiquement ou par des régimes alimentaires qui restent néanmoins asymptomatiques d’un point de vue phénotypique. L’induction de ces pathologies est malheureusement strictement nécessaire pour mener à bien ce projet et trouver des thérapies innovantes. Les traitements devraient quant à eux réduire les effets liés au développement des pathologies du foie étudiées avec de possibles effets secondaires mais qui semblent très limités puisque les molécules sont bien tolérées par les souris. Les administrations par gavage, les injections intra-péritonéales, et les prélèvements sanguins nécessaires durant les tests métaboliques peuvent être source de stress et d’inconfort pour l’animal. De façon extrêmement rare, ils peuvent induire des microlésions ou des irritations. Les tests métaboliques effectués peuvent également induire un stress pour les animaux en raison de période courte de mise à jeun ou encore l’isolement en cas d’utilisation de cage métabolique. De même, le transport des animaux qui pourra être mis en œuvre sera également source de stress pour les animaux.

Devenir

L’ensemble des animaux impliqués dans ce projet (n=2904) seront euthanasiés par une méthode réglementaire à la fin de la période de maintien prévu ou plus tôt en cas d’atteinte de points limites afin de réaliser les différents prélèvements nécessaires aux analyses ultérieures.

Remplacement

L’animal dans son intégrité est nécessaire pour étudier les acteurs mis en jeu dans le développement de la cholangite sclérosante primitive ou la stéatose hépatique non-alcoolique, la complexité cellulaire ne pouvant être répliqué in vitro. Nous avons besoin étudier spécifiquement l’influence de l’inactivation de nos gènes d’intérêts dans un type cellulaire donnée, sur les autres types cellulaires dans le développement de la maladie. Il n’est pas possible de recréer in vitro la complexité d’un organisme entier avec tous les acteurs cellulaires rentrant en jeu.

Réduction

Un total de 2904 souris sera nécessaire pour la mise en œuvre de ce projet. Nous limitons au maximum le nombre d’animaux par groupe de façon à obtenir des résultats statistiquement fiables. A cause des variabilités inter-animales et intergroupes, un nombre trop restreint d’animaux engendrerait des résultats trop variables et non valides. Compte tenu des données de la littérature (variabilité attendue) et des effets espérés, un test de puissance statistique a été utilisé pour déterminer le nombre minimum d’animaux nécessaire pour cette étude. Les procédures expérimentales ont été affinées pour éviter l'utilisation inutile de souris. Un nombre de 12 souris par groupe est prévu afin de pouvoir réaliser des statistiques. Nous adapterons chaque test statistique en fonction du type de résultats et d’analyse à effectuer.

Raffinement

Dans la réalisation de ce projet, l’ensemble des procédures ont été mise au point afin de permettre une interprétation fiable dans le respect du bien-être animal, en limitant la douleur et le stress (anesthésie, analgésie, etc.). Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation, les animaux disposent de nourriture et d’eau ad libitum. Le milieu est enrichi à l’aide de coton de nidification ou de maison de type igloo. Nous nous efforçons à chaque instant de raffiner nos procédures afin de garantir le bien-être des animaux en cours de procédure grâce à une surveillance attentive (point limite) et des soins adaptés (anesthésie, analgésie, etc.). La principale contrainte concerne le développement des pathologies du foie induites génétiquement ou par des régimes alimentaires qui sont malheureusement nécessaires pour mener à bien ce projet. Les traitements devraient quant à eux réduire les effets liés au développement des pathologies étudiées avec de possibles effets secondaires mais qui semblent très limités puisque les inhibiteurs sont bien tolérés par les souris. Toutefois, afin de limiter les effets indésirables, les animaux seront suivis quotidiennement afin de détecter toute anomalie. Des points limites ont été établis sur la base de précédentes études sur ce type de modèles expérimentaux. Les mesures appropriées seront mises en œuvre selon les observations réalisées (analgésique, soins, etc.) et le vétérinaire pourra être sollicité, le cas échéant.

Choix des espèces

JJustification de l’espèce/modèle : Le projet a pour objectif d’étudier le rôle de la nécroptose dans les processus physiopathologiques aboutissant à la cholangite sclérosante primitive et la stéatose hépatique non-alcoolique. Afin de répondre à cet objectif, l’expression de certains gènes d’intérêts dans les modèles animaux utilisés doit être altérée génétiquement dans des types cellulaires choisis, ce qui justifie le choix de cette espèce (souris). Justification des stades : Les animaux seront utilisés à l’âge de 6 et 8 semaines pour chaque procédure. Cela correspond à l’âge adulte, deux semaines après le temps du sevrage. De plus, les variations entre les souris sont minimales ce qui permet de diminuer la variabilité (aspects métaboliques) entre animaux avant le début des traitements. Cet âge de départ permettra de réduire le nombre d’animaux à utiliser. Justification du sexe : Nous favoriserons l’utilisation des deux sexes (idéalement 50/50) afin de ne pas introduire un biais dans nos études notamment lors des tests d’inhibiteurs pharmacologiques dans le développement des maladies étudiées. En effet, il est maintenant établi que lors des expérimentations et autres tests médicamenteux, les souris mâles sont plus exploitées que les souris femelles. Cela introduit donc un énorme gap puisque les femelles peuvent réagir différemment sur le plan de toxicité, du métabolisme ou encore de la biodisponibilité. Étant donné que notre but est de proposer de nouveaux traitements, il nous apparait essentiel d’analyser les deux sexes afin que les résultats puissent être transposés à l’homme.

164 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Toutes subissent une chirurgie crânienne de quatre à six heures avec ouverture d'un volet crânien et implantation d'électrodes, puis des enregistrements répétés pendant le sommeil, certaines étant soumises à un conditionnement associant un lieu à des stimulations électriques de la paupière avant d'être tuées pour localiser les électrodes. Le porteur reconnaît des risques d'hémorragie, d'infection du tissu cérébral et de prostration liée au conditionnement aversif, tout en indiquant que les animaux disposent de zones de repli. Il décrit ces travaux sur la mémoire comme "incontournables" et juge la souris "centrale" faute de modèle in vitro ou invertébré équivalent.

Objectifs

La mémoire est une faculté essentielle qui permet d’acquérir et de stocker des informations pour ensuite adapter un comportement en fonction de l’expérience. De nombreuses études ont montré que les oscillations cérébrales jouent un rôle crucial dans la consolidation de la mémoire pendant le sommeil. Étudier ces mécanismes permet de mieux comprendre le rôle des différents états de vigilance afin de préserver nos capacités cognitives dans un contexte général de réduction du temps de sommeil, mais aussi pour envisager des pistes thérapeutiques aux pathologies telles que l’insomnie chronique. Les techniques standards d’enregistrement de l’activité cérébrale pour l’étude du sommeil sont l’IRM fonctionnelle chez l’homme et les primates non-humains d’une part, et les enregistrements électrophysiologiques dans les modèles rongeurs, d’autre part. Ces deux techniques présentent des inconvénients de taille : l’IRM fonctionnelle est coûteuse et bruyante, tandis que l’électrophysiologie souffre d’une faible résolution. Une nouvelle modalité, l’imagerie ultrasonore fonctionnelle, permet de mesurer les variations de flux sanguin cérébral dans plusieurs régions du cerveau simultanément, avec une bonne résolution spatiotemporelle. Elle est facile à mettre en place, portable et abordable. A ce jour, l’imagerie ultrasonore couplée à l’électrophysiologie est tres prometteuse pour observer finement l’ensemble des régions cérébrales activées lors des processus de consolidation. Les études précédentes en imagerie ultrasonore fonctionnelle ont été réalisées sur des rats vigiles ou pendant le sommeil paradoxal : nous manquons donc de données précises sur le sommeil lent. Or, c’est précisément pendant le sommeil lent que les mécanismes de consolidation mnésique (appelés réactivations) ont été mis en évidence. Les corrélats à grande échelle de ces réactivations n’ont été examinés que chez le singe, d’où la pertinence de ce projet. Le but de ce projet est donc double : 1- imager les réseaux associés aux réactivations à l’échelle du cerveau entier et 2- examiner les dynamiques spatiotemporelles de l’apprentissage aversif/appétitif, qui module fortement ces réactivations. Ce projet permettra une meilleure compréhension des mécanismes de consolidation de la mémoire sur le plan fondamental, ainsi que le développement de nouvelles pistes thérapeutiques pour le traitement de pathologies comme le syndrome de stress post-traumatique ou la maladie d’Alzheimer

Bénéfices attendus

Ce projet vise à mieux comprendre les mécanismes électrophysiologiques impliqués dans la consolidation de la mémoire notamment dans le cas de la mémoire émotionnelle. Ces travaux apparaissent comme incontournables afin de pouvoir améliorer notre compréhension de la dynamique spatiale et temporelle de la consolidation de la mémoire, mais aussi des régions cérébrales associées spécifiquement la mémoire aversive et la mémoire appétitive. Les données acquises dans le cadre de ce projet permettront à court terme de mettre en lumière de nouvelles régions d’intérêt pour l’étude de circuits par des techniques comme l’optogénétique ou l’électrophysiologie et dans le long terme pour l’évaluation de troubles mentaux permettant d'anticiper leur apparition et d'améliorer la prise en charge des patients. Par l'utilisation du modèle rongeur, nous serons donc en mesure de mettre nos résultats en lien avec une littérature fournie et de constituer une nouvelle base de données pour d’autres laboratoires. De plus, l’anatomie du modèle souris étant bien décrite, nous serons en mesure de transposer les résultats de nos travaux non seulement aux patients atteints de troubles mentaux, mais aussi à d'autres espèces animales comme les animaux de production ou domestiques. En effet, les résultats de ces travaux pourront également permettre une meilleure évaluation de l'état émotionnel de l'animal, thématique d'importance croissante dans l'amélioration du bien-être animal.

Procédures

L’ensemble des animaux de ce projet subiront une chirurgie sous anesthésie générale comprenant une implantation d’électrodes ainsi qu’un volet crânien, pour une durée moyenne de 4h à 6h. Une période stricte de récupération de 7 jours sera observée au cours de laquelle un suivi et une prise en charge de la douleur post-opératoire sera effectué. A l’issue de cette période, un premier groupe d’animaux ne subira aucun enregistrement réel, mais des enregistrements simulés avec une ‘fausse’ sonde afin d’évaluer les effets du port répété de celle-ci. Un suivi longitudinal permettant d’évaluer visuellement la qualité du volet crânien, la stabilité de l’implant et le comportement de l’animal sera effectué, ainsi qu’un suivi de la douleur. Pour un autre groupe, à l’issue de cette période d’habituation de 2 à 5 jours, les animaux suivront un protocole d’enregistrement de 2h30, pendant leur sommeil directement dans leur cage et du comportement dans un labyrinthe enrichi, ce qui permettra d’établir des cartes d’activations associées au sommeil. La durée maximale de ces enregistrements sera de 8 semaines au total (10 semaines après la chirurgie). Un dernier groupe d’animaux subira à la place un protocole d'association d'un endroit de l’environnement à des stimulations agréables, désagréables ou mixtes. Les stimulations agréables seront des récompenses directes comme de l’eau chocolatée (selon les préférences individuelles). Les stimulations désagréables seront des stimulations électriques calibrées (stimulation électrique bénigne de la paupière) n’occasionnant qu’un inconfort bref et générant un comportement de fuite caractéristique puis de ‘freezing’. Les animaux bénéficieront toujours d’une large zone neutre vers laquelle se réfugier pour ne plus subir de stimulation désagréable. Ils seront ensuite replacés dans leur cage afin d’étudier les réactivations associées à cette expérience. La durée maximale de ces enregistrements sera de 8 semaines au total (10 semaines après la chirurgie). Tous les animaux seront enfin euthanasiés afin de pouvoir vérifier la localisation des électrodes.

Impact sur les animaux

Pour réaliser les travaux de ce projet, il est nécessaire de réaliser des procédures invasives sur les animaux impliquant notamment une procédure chirurgicale. Les autres effets indésirables sont liés au protocole d’enregistrement et à l’isolement des animaux. Cela implique donc un suivi longitudinal soutenu et une évaluation quotidienne de la douleur de l’animal. Les effets indésirables liés à la chirurgie sont, à court terme, liés aux risques per-opératoires (hémorragie, hypovolémie, etc.) et à moyen terme, aux risques de complications post-opératoires et d’infection locale du tissu cérébral. Dans une moindre mesure, le tissu cérébral (bien que protégé) est plus vulnérable aux chocs mécaniques, en l’absence de barrière osseuse au-dessus de la zone d’imagerie. A long terme, les effets indésirables majeurs sont liés au poids et à la taille de l’implant, ainsi qu’au stress mécanique pouvant résulter des chocs répétés contre les parois de la cage. Les effets indésirables liés au protocole d’enregistrement lui-même sont limitées en termes de douleur : le matériel d’enregistrement étant miniaturisé, le poids sur la tête de l’animal est réduit. Cependant, l’utilisation d’un câble, même souple, restreint la liberté de mouvement de l’animal et peut occasionner son enroulement, ce qui augmente l’inconfort de l’animal. La répétition de sessions d’enregistrement quotidiennes peut aussi détériorer la stabilité de l’implant, ce qui peut, à terme, diminuer la qualité des enregistrements et favoriser les risques cités plus-haut. Enfin, le protocole de conditionnement aversif implique d'utiliser des stimulations désagréables (ou très légèrement douloureuses) pour l'animal (nécessaire afin d’étudier la mémoire aversive) ce qui peut modifier le comportement de l’animal sur le long terme et occasionner des comportements telle que la prostration. Ces animaux bénéficieront cependant toujours de larges zones de « repli » dans lesquelles ils ne subiront pas de stimulations.

Devenir

A l'issue des procédures 1, 2 et 3, les animaux seront euthanasiés afin de pouvoir vérifier la localisation des électrodes ainsi que les caractéristiques (niveau d'activation, nombre, localisation) des neurones qui ont été réactivés.

Remplacement

Notre objectif est d’étudier les réactivations neuronales à l’échelle du cerveau entier suivant un apprentissage spatial neutre, ou aversif. Ces études ne peuvent pas être réalisées in vitro, ex vivo ou in silico. Ces études ne peuvent pas non plus être réalisées chez les invertébrés, qui ont une structure cérébrale et un comportement trop simple. De plus nous souhaitons étudier à la fois les réponses électrophysiologiques et vasculaires mais aussi les paramètres physiologiques comme la respiration ou le rythme cardiaque pour pouvoir faire un parallèle avec l’Homme (notamment pendant l’apprentissage). Enfin, les tests comportementaux, mécanismes de la consolidation mnésique et disponibilité des modèles génétiquement modifiés rende le modèle souris central a l’étude de la mémoire. C’est donc le seul modèle réunissant tous ces critères.

Réduction

Afin de minimiser l’utilisation d’animaux dans chacun des groupes, nous améliorerons l’efficacité de la procédure chirurgicale et le suivi longitudinal des animaux. Le nombre d'animaux requis pour ces expériences sera réduit au minimum nécessaire, pour pouvoir réaliser des tests statistiques, à partir de nos résultats. Les comparaisons entre groupes expérimentaux seront réalisées avec des tests paramétriques (student ou Anova). Si les données ne suivent pas une loi normale, nous utiliserons des tests équivalents non-paramétriques (Mann- Whitney, Friedmann). Dans la littérature ainsi que selon nos précédentes publications, le nombre d’animaux requis pour obtenir des résultats significatifs au niveau histologique est de 5 animaux/groupe pour les groupes contrôle et de 15 animaux/groupe pour les groupes test. Étant donné que nos résultats dépendent de l’efficacité des implantations d’électrodes et de la qualité des images obtenues, de l’efficacité de l’apprentissage spatial et de la volonté des souris à explorer l’environnement, nous nous attendons à 50% de succès, pour l’approche histologique, soit un nombre total d’animaux de 10/groupe pour les groupes contrôles et de 30/groupe pour les groupes où une quantification histologique sera effectuée. Pour les études comportementales couplées à l’électrophysiologie, il est cependant préférable de disposer d’au moins 12 animaux/groupe. Pour améliorer l’utilisation des animaux, nous utiliserons des analyses basées sur des réseaux de neurones artificiels qui nécessitent 3 sous-groupes : pour entrainer le réseau de neurones, adapter les hyper- paramètres et pour obtenir les résultats. Il est donc nécessaire de disposer d’un nombre suffisant d’animaux pour chaque sous-groupe (le nombre minimum est de 4), mais la puissance des analyses en sera très fortement augmentée. De plus plusieurs hypothèses sur les modifications des réseaux de neurones pourront être testées sans avoir besoin de refaire des expériences sur de nouvelles souris. En plus des 50% de succès décrits précédemment d’autres facteurs limitant interviennent. L’implantation optimale des électrodes, le maintien de l’intégrité du connecteur et de la fenêtre crânienne diminuent le taux de succès des expériences comportementales de 30% supplémentaires. Les lots d'animaux expérimentaux à prévoir pour la tâche 2 comprendront donc 36 animaux/groupe.

Raffinement

Nos procédures seront optimisées afin de minimiser la douleur et la souffrance des animaux. Les chirurgies se feront en conformité avec la règlementation (anesthésie et analgésie appropriées). Le contact entre l’animal et l’expérimentateur sera facilité par une période d’habitation et de manipulation simple (2 expositions quotidiennes pendant 5 jours) permettant de réduire le stress de l’animal au contact de l’expérimentateur et donc la variabilité des résultats expérimentaux. Les animaux recevront un soin optimal après les chirurgies. Tout au long de leur hébergement, les animaux ont accès dans leur cage à des objets d’enrichissement (dôme, tubes). Le suivi par le personnel de l'animalerie est quotidien dans un contexte général et le suivi post-chirurgie est assuré par l'expérimentateur quotidiennement pendant une semaine avec relevé de signes potentiels de douleur et prise en charge analgésique si nécessaire.

Choix des espèces

Les modèles rongeurs sont des modèles de choix pour l’étude du comportement et de ses bases physiologiques, car ils présentent des mécanismes cognitifs complexes et une cartographie fonctionnelle transposables aux humains. Le modèle souris est en particulier adapté aux études comportementales pour sa rapidité d’adaptation. De plus, il s’agit de l’espèce pour laquelle nous avons le plus de données électrophysiologiques préexistantes et pour laquelle l’outil pharmacogénétique et les modèles génétiques sont les plus développés ce qui permettra de faire le lien avec les études existantes et réduire in fine le nombre d’animaux. Nous utiliserons des souris sauvages C57Bl/6. La procédure de fenêtre crânienne et de stéréotaxie nécessite d’utiliser des animaux dont la croissance de l’os du crâne est stabilisée. C’est pourquoi, en accord avec la littérature, nous choisirons un âge compris entre 8 et 10 semaines pour réaliser les implantations d’électrodes. Les enregistrements seront réalisés jusqu’à 4 mois après l’implantation.

112 souris, dont des invalidées pour le gène du récepteur au froid, vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent pendant quatre mois un régime riche en sucres et en gras destiné à provoquer prise de poids et dysfonction cardiaque, puis subissent tests d'effort sur tapis, échocardiographie sous anesthésie, tests de tolérance au glucose et à l'insuline et prélèvements sanguins, avant d'être tuées pour analyser le cœur et des marqueurs inflammatoires. Le porteur indique n'avoir constaté aucun effet indésirable sur seize semaines, tout en attendant une prise de poids importante et un mauvais fonctionnement du cœur. Sur le remplacement, il affirme devoir prouver l'effet protecteur du récepteur dans une étude sur "organisme vivant", les travaux in vitro ayant seulement établi son potentiel.

Objectifs

Le diabète est en pleine expansion dans notre société. Or, le diabète entraine très souvent des complications cardiaques avec notamment l’apparition d’un mauvais fonctionnement du cœur, appelé cardiopathie diabétique, et pouvant mener à l’insuffisance cardiaque. Une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans cette dysfonction représente un challenge important pour les chercheurs et les cliniciens afin d’améliorer la qualité de vie des patients. Ce projet vise à comprendre le rôle du récepteur au froid dans l’apparition des complications cardiaques au cours d’un syndrome métabolique. En effet, nos derniers résultats ont montré un lien entre le métabolisme des graisses et le récepteur au froid. Nous avons pu montrer que lorsqu’on diminuait la quantité de récepteur au froid, cela induisait une augmentation des graisses insaturées. Nous pensons que le récepteur au froid pourrait jouer un rôle clé dans la modulation des complications cardiaques de la cardiomyopathie diabétique. Plus précisément nous nous attendons à une meilleure résistance des animaux invalidés au récepteur au froid dans l’apparition des complications cardiaques au cours du syndrome métabolique. La cardiopathie diabétique est la conséquence des altérations de structure et de fonction du tissu cardiaque survenant chez les diabétiques indépendamment des facteurs de risque. Nous allons utiliser un régime riche en sucres et en gras pour mimer cette pathologie, comparé à un régime contrôle. Les symptômes attendus sont une prise de poids importante, une fatigue accrue et un essoufflement plus important à l’effort. Des souris invalidées ou non pour le récepteur au froid seront soumises à un régime riche en sucres et en gras pendant 4 mois. Cette procédure permettra d’évaluer l’effet de l’absence du récepteur au froid sur la fonction contractile sous régime riche en sucres et en gras, par un test d’effort sur tapis de course, une échocardiographie sous anesthésie gazeuse, ainsi que sur le profil diabétique des souris par des tests de tolérance à l’insuline et au glucose et un test de signalisation à l’insuline. L'inflammation dans le sang et dans les tissus sera évaluée après mise à mort des animaux, en mesurant les taux sanguins de marqueurs inflammatoires et l’infiltration des cellules immunitaires (monocytes, neutrophiles et lymphocytes) dans le tissu cardiaque.

Bénéfices attendus

A moyen terme, ce projet nous permettra de comprendre le lien entre le métabolisme des graisses et le récepteur au froid dans la cardiomyopathie diabétique. A plus long terme, ce travail pourrait ainsi proposer l’utilisation des modulateurs pharmacologiques du métabolisme des graisses, ainsi que des substituts pharmacologiques du récepteur au froid, permettant de rétablir une contraction normale cardiaque chez les patients diabétiques.

Procédures

Le protocole dure au total 16 semaines. Toutes les 2 semaines un suivi du poids et de la glycémie sera effectuer sur les souris (prise de la glycémie ~1min). Un test de tolérance au glucose et un test de tolérance à l’insuline seront effectués à 8 et 16 semaines (durée d’un test : 1h). Deux tests d’endurance seront également effectués à 16 semaines sur tapis de course, avec 5 jours d’intervalle (de repos) entre les deux tests (durée de chaque test : 1h maximum). Une échographie sera effectuée à 16 semaines sous anesthésie (durée anesthésie générale :30min) et un prélèvement de sang de 50uL sera réalisé à la fin de la 24ème semaine de régime (durée : 2mn).

Impact sur les animaux

Comme précisé dans le déroulé du projet, nous nous attendons, en réponse au régime riche en sucres et en gras, à une prise de poids corporelle importante et rapide, ainsi qu’à un dysfonctionnement cardiaque, raison de l’étude. Nous n’avons pas constaté d’effets indésirables sur les animaux sur la période considérée (16 semaines). Aucun effet indésirable n’est attendu en réponse aux examens échographiques (non invasifs) réalisés sous anesthésie générale.

Devenir

Les animaux sont mis à mort en fin d’expérimentation pour permettre l’analyse (moléculaire et cellulaire) des différents organes

Remplacement

Le récepteur au froid dont il est question dans ce projet a été étudié in-vitro depuis de nombreuses années. Ces études ont permis d’établir le potentiel de ce récepteur au froid comme cible thérapeutique. Nous devons désormais prouver que l’implication de ce canal dans la modulation du métabolisme lipidique a un effet protecteur au cours de la cardiomyopathie diabétique, dans une étude physiologique sur organisme vivant.

Réduction

Les effectifs ont été calculés au plus juste pour permettre l’obtention de résultats statistiquement exploitables. En outre, l’expérience et le recul de l’équipe concernant les régimes alimentaires utilisés et les examens prévus, permettent de prévoir un très faible taux de mortalité et d’échec. Par ailleurs, nous utiliserons les souris mâles et femelles pour optimiser les animaux issus de l’élevage. Ceci constitue en outre un effort de réduction à long terme, car les conclusions de ce projet permettront à l’avenir aux utilisateurs de cette lignée de clarifier l’effet du sexe sur la régulation du récepteur au froid au cours de la cardiopathie diabétique

Raffinement

Afin de supprimer toute souffrance ou douleur liées aux injections et prélèvements, ceux-ci seront réalisés sous prémédication analgésique et anesthésique local. L’examen échographique sera réalisé sous anesthésie générale. Par ailleurs, des points limites et critères d’arrêt adaptés à chaque procédure ont été définis.

Choix des espèces

Les modèles pathologiques développés chez la souris de cardiopathie diabétique miment très bien les pathologies humaines et permettent l’étude des mécanismes d’intérêt par les modèles génétiquement modifiés (animaux invalidés pour le gène du récepteur au froid). De plus, au sein de notre laboratoire et dans la communauté scientifique, le fond génétique dont il est question dans ce projet est le plus utilisé pour les maladies cardiovasculaires, ce qui supporte notre choix (les animaux transgéniques utilisés dans ce projet ont d’ailleurs été développés sur ce fond génétique). Les animaux auront entre 6 et 8 semaines lors de la mise en place de la diète pour 4 mois, menant à un âge de 22-24 semaines à l'issue de la procédure. Le fait de réaliser des échographies sur des sujets jeunes va permettre de limiter l’intensité des cônes d’ombres dus aux côtes pendant les examens d’échocardiographie.

7 020 animaux non-humains, 5 460 souris et 1 560 rats, vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Selon les modèles, ils subissent une ligature chirurgicale du canal biliaire, des injections répétées de tétrachlorure de carbone ou d'autres composés, puis des traitements par de multiples voies pouvant aller jusqu'à deux administrations par jour, pour reproduire des maladies chroniques du foie. Le porteur affirme que ces maladies ne sont pas associées à une douleur chez l'humain et n'en attend donc pas chez l'animal, malgré l'induction d'inflammation et de fibrose hépatiques. Il conclut au caractère de "stricte nécessité" du modèle animal, jugé irremplaçable pour examiner l'"animal entier".

Objectifs

Les maladies hépatiques cholestatiques chroniques regroupent 2 formes majeurs chez l’adulte : la cholangite biliaire primitive (PBC) et la cholangite sclérosante primitive (PSC). Ce sont toutes les 2 des maladies rares qui endommagent les canaux biliaires entrainant une accumulation de bile au niveau du foie. Cette accumulation entraine de l’inflammation, de la fibrose et peut éventuellement mener à la cirrhose du foie et à une insuffisance hépatique. Concernant la PBC, seuls les canaux intra-hépatiques sont touchés alors que ce sont les canaux intra- et extra-hépatiques qui sont impactés par la PSC. Ces maladies sont asymptomatiques au stade précoce puis les personnes atteintes peuvent présenter un état de fatigue, du prurit, la jaunisse et un inconfort abdominal. L’estimation de la survie moyenne à partir du diagnostic de la maladie est de 15 à 20 ans. A ce jour, il n’existe qu’un seul traitement capable de traiter la PBC et approuvé par les autorités américaines: l’acide ursodesoxycholique (UCDA). Malheureusement, plus de 40% des patients traités n’y répondent pas et nécessitent l’ajout d’un traitement de 2eme intention (comme l’acide obéticholique) engendrant beaucoup de toxicité et d’effets secondaires. De plus, même après une transplantation hépatique de dernier recours, il y a une forte probabilité de récurrence de la maladie. En ce qui concerne la PSC, aucun traitement n’a encore été approuvé et il devient donc urgent de développer de nouveaux médicaments permettant de traiter et d’améliorer la qualité de vie des patients touchés par ces pathologies. Il est donc nécessaire de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques visant à découvrir ou repositionner des molécules et comprendre les mécanismes qui jouent un rôle dans la survenue et l’évolution de la maladie. Dans le cadre de nos programmes de maturation, nous développons au stade pré-clinique des nouvelles molécules pharmaceutiques ou des molécules en repositionnement. Pour chaque nouvelle molécule intégrée dans notre pipeline, des études de toxicologie, de pharmacocinétique et d’efficacité seront entreprises. Cette demande d’éthique concerne les études d’efficacité dans le contexte de maladies hépatique cholestatiques chroniques avec la mise en place de modèle animaux reproduisant ces pathologies chez la souris ou le rat. L’objectif est de trouver des molécules pouvant retarder la progression de la maladie et améliorer la qualité de vie des patients atteints par ces pathologies.

Bénéfices attendus

Ce projet en général se focalise sur l’étude et la validation, dans un contexte physiopathologique pertinent, de l’efficacité de nouvelles molécules thérapeutiques ou de molécules déjà approuvées pour une autre indication pouvant avoir un effet dans les cholestases chroniques hépatiques. Les retombées attendues incluent le screening in vivo de molécules efficaces, l’étude si besoin de leur mécanisme d’action et l’évaluation des meilleurs candidats avant une éventuelle utilisation en clinique chez l’homme. Ainsi, nos études permettront de trouver potentiellement des médicaments dont les effets seraient supérieurs aux molécules de référence déjà existantes, qui ralentiraient la progression de la maladie évaluée par des analyses sanguines (marqueurs enzymatiques, anticorps) ou par analyse histologique (inflammation et fibrose du foie).

Procédures

Tous les animaux des groupes 2 à 7 subiront soit des injections systémiques toutes les 2 semaines de 2OA-BSA et 3 injections d’αGalCer (procédure 1), soit des injections systémiques 2 fois par semaine de tétrachlorure de carbone (procédure 3), soit une ligation du conduit biliaire par méthode chirurgicale (procédure 4) pour induire la pathologie. Les procédure 1 et 3 se feront sur animaux vigiles et de manières répétées tandis que pour la procédure 4, l’induction se fera chirurgicalement de manière unique sur animaux anesthésiés. Les animaux du groupe 1 quant à eux recevront de l’adjuvant de Freund et du sérum physiologique ou de l’huile de maïs ou opéré à blanc selon la procédure correspondante. Les traitements pourront être administrés en préventif (jusqu'à 1 mois avant l'induction du modèle) et/ou en curatif (jusqu'à 1 mois après l'induction du modèle). Selon la molécule, la voie d'administration pourra être par voie intra-veineuse, intra- péritonéale, sous-cutané, par voie orale, par voie topique sur animal vigile ou par système de mini-pompe osmotique (procédure 5). Tous les animaux recevront un véhicule, un traitement à tester ou une molécule de référence. Le nombre d'administration dépendra de la molécule et de la voie d'administration considérée. Cela pourra être une fois par semaine jusqu'à une à deux fois par jour. En amont des études in vivo, la toxicité potentielle des molécules testées et du véhicule aura été testée in vitro. Dans le cas où les molécules d’intérêt ne sont pas des molécules déjà sur le marché pour d’autres indications, des études de toxicologie in vivo pourront être entreprises afin de travailler avec des doses non toxiques.

Impact sur les animaux

Du fait de l'induction des modèles, les animaux vont développer une maladie hépatique cholestatique chronique associée à une élévation des enzymes hépatiques et des complications aux long terme telle qu’une hypertension portale et des dommages ou de la fibrose du foie. Cette condition n’est habituellement pas associée à une douleur chez l’homme et n’est donc pas non plus attendue chez l’animal. Aucune complication sévère au long terme, ni autres effets indésirables, ne sont attendus aux doses administrées. Nous n’attendons pas de nuisance liée à l’administration des traitements (doses non toxiques).

Devenir

Euthanasie pour récupérer différents organes, dont le foie, pour analyses histologiques ou autre.

Remplacement

L’étude de l’efficacité de nouvelles molécules pouvant agir sur l’inflammation et la fibrogenèse implique de disposer de modèles animaux adéquats mimant au mieux la pathologie humaine. Bien que des expériences in vitro seront réalisées en amont, l’espèce rat ou souris à travers nos différents modèles reproduisent au mieux la pathophysiologie des cholestases chroniques hépatiques. Nos procédures expérimentales 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. Pour vérifier et déterminer l’effet d’un traitement sur l’inflammation et les dommages hépatiques pouvant mener à la fibrose, il est essentiel d’examiner l’animal entier. Il est indispensable car ne peut être reproduit en modèle cellulaire.

Réduction

Pour nos expérimentations, nous avons prévu le nombre nécessaire et suffisant d’animaux, pour garder une puissance statistique dans le traitement des résultats et pour avoir le nombre de contrôles internes suffisant, afin de pouvoir conclure sur l’efficacité du traitement. Le traitement des données entrainera la comparaison de 7 groupes de 6-12 animaux pour chaque étude donc une analyse statistique appropriée sera réalisée avec le test des rangs de Kruskal et Wallis (nonparametric Kruskal-Wallis one-way analysis of variance (Dunn’s post test)). Si deux groupes sont comparés, un test t pour séries non appariés (Mann-Whitney) sera réalisé. Une valeur significative sera considérée si p < 0.05.

Raffinement

Toutes les procédures induisant une douleur seront réalisées sous anesthésie (chirurgie, prélèvement de sang) durant toute la procédure expérimentale afin de maitriser et limiter la douleur et la souffrance des animaux. L’anesthésie sera induite par induction à l’isoflurane (et maintien au masque). Les procédures de chirurgie seront effectuées par une personne habilitée et formée. Pour les modèles d’induction par la chirurgie, les animaux recevront un analgésique qui sera administré en phase pré- et post-opératoire ainsi qu’un analgésique local appliqué lors de la procédure chirurgicale. En dehors de la phase de chirurgie, l’utilisation d’analgésiques n’est pas nécessaire pour les modèles inductibles chimiquement étant donné que ce sont des modèles chroniques à long terme et qu’ils ne sont pas supposé induire de douleur notable chez les animaux. Toutefois, en cas de douleur ou de souffrance importante, un analgésique pourra être employé. Nos études étant basées sur des modèles inflammatoires, les anti-inflammatoires ne sont pas applicables. Les animaux seront également sous surveillance rapprochée. Les animaux seront suivis quotidiennement pendant les 10-15 premiers jours qui suivent l’induction puis de façon bi-hebdomadaire ensuite pour pouvoir identifier les signes de souffrance caractérisés par le comportement du rat ou de la souris : les changements physiques (pelage, peau, yeux…), la mobilité, l’alimentation, l’agressivité, le poids du corps (mesuré 2 fois par semaine) limité à une perte de 20% maximum par rapport au poids initial, la consistance des fèces. Nous avons mis en place un tableau de suivi qui permet de définir les points limites adaptés. Si le score total d’un animal, toutes catégories confondues, au cours de l’étude est >7 ou bien si le score dans une seule catégorie est 3, l’animal est euthanasié pour raisons éthiques.

Choix des espèces

La souris et le rat sont des modèles d’étude très développés et caractérisés, de par leurs tailles et leurs spécificités. Ce sont des espèces communément utilisées pour les études de cholestases chroniques en accord avec les recommandations internationales et la littérature. Notamment la souche de rat SD est un modèle de laboratoire bien connu avec suffisamment de données historiques. Chez la souris, les souches C57Bl/6, Balb/c et SWISS représentent les souches de choix. Le choix de l’espèce utilisée dépendra en particulier du modèle utilisé, des objectifs et des besoins de l’étude. Si une molécule s’avère efficace dans une espèce, celle-ci pourra être éventuellement testée dans l’autre espèce afin de montrer une efficacité espèces indépendante. Les rats ou souris seront âgés d’au moins 8 semaines au début de l’étude, en accord avec la littérature existante pour effectuer ces différents modèles. De plus, à cet âge, le système immunitaire de ces animaux est totalement développé.

420 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une chirurgie abdominale reproduisant une ischémie-reperfusion rénale, plusieurs anesthésies générales, des injections et des prélèvements sanguins, avant la mise à mort pour prélever organes et tissus. Le projet étudie une molécule censée limiter les lésions rénales lors d'une transplantation. Le porteur annonce des atteintes transitoires de la fonction rénale et une perte de poids, et affirme que seul un protocole in vivo reproduit la complexité de ces mécanismes.

Objectifs

La transplantation rénale est le traitement de choix de l’insuffisance rénale terminale. Lors d’une transplantation, les phénomènes liés à l’ischémie-reperfusion (séquence indissociable de la transplantation d’organes solides) sont à l’origine de lésions qui peuvent contribuer au dysfonctionnement et au rejet du greffon. L’ischémie correspond à la phase où l’organe est privé de la circulation sanguine et donc des apports en oxygène et en métabolites (tels que le glucose et le lactate). La reperfusion de l'organe se traduit par la reprise de la circulation sanguine et donc des apports en métabolites et oxygène. Il est nécessaire de développer des thérapies afin de limiter les lésions d’ischémie-reperfusion, tels que les troubles métaboliques (notamment la dérégulation des voies du métabolisme énergétique dépendantes du glucose et du lactate), et donc d’améliorer la qualité du greffon. Des travaux récents ont montré qu’un traitement avec une molécule thérapeutique, ayant une action sur la régulation du métabolisme du lactate, a permis de limiter les lésions d’ischémie-reperfusion et ainsi améliorer la qualité du greffon rénal. L’objectif de notre projet est de décrypter le mécanisme d’action, en lien avec le lactate et ses transporteurs, induit par le traitement thérapeutique. Nous proposons de réaliser cette étude dans un modèle d’ischémie reperfusion rénale chez la souris.

Bénéfices attendus

A court terme, ce projet nous permettra d’identifier les mécanismes cellulaires et tissulaires mis en jeu par un traitement avec une molécule protectrice des lésions l’ischémie-reperfusion. A plus long terme, ce projet nous permettra d’identifier de nouvelles voies et cibles thérapeutiques permettant de limiter les lésions d’ischémie-reperfusion et donc d’améliorer notamment les taux de réussite en transplantation rénale. Ces résultats pourront être étendus à d’autres organes, tels que le foie, le cœur, le cerveau. Ces cibles thérapeutiques pourront ensuite être évaluées dans d’autres contextes pathologiques impliquant une ischémie/hypoxie, tels que l’infarctus, l’accident vasculaire ischémique ou la chirurgie vasculaire chez l’homme.

Procédures

Chez les animaux vigiles : 2 à 13 pesées par animal, acte d’une durée de 1 minute. 1 à 5 injections sous-cutanées d’antalgique par animal, acte d’une durée de 1 minute. 2 à 5 anesthésies générales par voie gazeuse par animal, avec : Sur animal sous anesthésie générale par voie gazeuse + anesthésie locale : 1 à 2 injections intraveineuses d’un traceur fluorescent et 1 à 2 poses et retraits d’un capteur cutané de fluorescence par animal, pour analyse de la fonction rénale, acte d’une durée de 2 fois 10 min. 2 prélèvements sanguins par voie intraveineuse par animal, acte d’une durée de moins de 1 minute et 1 injection sous-cutanée de sérum physiologique par animal, acte d’une durée de moins de 1 minute. 1 injection intraveineuse d’une molécule thérapeutique par animal, acte d’une durée de 1 minute. Et sur animal sous anesthésie générale par voie gazeuse + antalgie locale : 1 chirurgie abdominale par animal (au cours de laquelle sera réalisée l'ischémie-reperfusion) avec 2 injections d’anesthésique local par voie dermique, acte d’une durée de 1 heure.

Impact sur les animaux

L’acte de pesée et l’injection sous cutanée d’analgésique sur animal vigile pourront induire un léger stress très transitoire. Suite à l’anesthésie générale, l’effet attendu est un inconfort transitoire au réveil. Suite à la chirurgie et à l’ischémie/reperfusion rénale, les effets indésirables attendus sur les animaux sont : une atteinte partielle de la fonction rénale, une mobilité très légèrement réduite, ainsi qu’une légère perte de poids, ces effets indésirables seront transitoires et ne dureront pas plus de 72h après chirurgie.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort en fin de procédure. Des prélèvements d’organe et tissus, incompatibles avec le maintien en vie des animaux, seront réalisés afin d’effectuer des analyses biochimiques, moléculaires et histologiques.

Remplacement

L'étude de l'ischémie-reperfusion in vitro est limitée par l'absence de vascularisation des cellules en culture et l'impossibilité d'étudier les multiples conséquences qui impliquent des interactions entre les différents types cellulaires. A ce jour, il existe des modèles in silico ou in vitro permettant de recréer un rein, cependant ces modèles sont très limités et ne permettent pas de reproduire parfaitement la physiologie rénale notamment associée à une modulation du métabolisme d’un rein vascularisé. Seul un protocole in vivo peut reproduire la complexité des mécanismes physiologiques impliqués lors d’une séquence d’ischémie-reperfusion. Il est donc nécessaire d'utiliser un modèle animal.

Réduction

Le nombre d'animaux, défini pour répondre aux objectifs du projet, est réduit au minimum afin d’obtenir des résultats statistiquement significatifs. Il s’agit d’un nombre maximum d’animaux qui pourra être réduit; en effet certaines procédures ne seront pas réalisées selon les premiers résultats obtenus. Les tissus prélevés chez les animaux seront placés dans une banque d'organes/tissus murins afin de mutualiser les échantillons au sein du laboratoire.

Raffinement

Durant toute l’expérimentation, le bien-être des animaux sera respecté en réduisant au maximum l’inconfort, la douleur, la détresse ou l’angoisse. Pour ce faire, les conditions d’élevage et d’hébergement seront optimisées (hébergement en groupe dans des locaux adaptés avec enrichissement du milieu adapté à l'espèce : matériel de nidification et tunnel). Les animaux feront l’objet d’un suivi de leur état de santé (alimentation, apparence, comportement, cicatrisation) et des « actions » seront mises en place en cas de « problème(s) » observé(s), avec la mise en place d’une grille de score, avec l’utilisation de points limites adaptés et gradés, d’un arbre décisionnel et de critères d’arrêt de souffrance. Les prélèvements sanguins, les injections intraveineuses et les chirurgies seront réalisées en asepsie stricte sous anesthésie générale + anesthésie locale et/ou antalgie sur tapis chauffant, une prise en charge antalgique sera mise en place en post-chirurgie. Durant toute la procédure, les animaux seront manipulés par la même personne afin de diminuer leur stress (personnel compétent et expérimenté à l’expérimentation animale).

Choix des espèces

Le choix de la souris repose sur les critères principaux suivants : 1) Le modèle d’ischémie-reperfusion rénale chez la souris, est un modèle validé et adapté pour répondre aux objectifs du projet. 2) La disponibilité dans cette espèce de l’ensemble des outils d’études biologiques. La procédure débutera chez des souris mâles âgées d'environ 11 semaines, puis la chirurgie sera réalisée chez des souris âgées d'environ 12 semaines, ce qui correspond à un âge adulte approprié pour l’expérimentation.