Souris
Mise au point du protocole du modèle murin de l’asthme allergique préscolaire
- Recherche fondamentale
- Système respiratoire
120 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des souriceaux de sept jours, séparés de leur mère, reçoivent quatre instillations intranasales et deux injections d'allergène, avant une trachéotomie sous anesthésie sans réveil pour mesurer les paramètres respiratoires. Le porteur indique que la sensibilisation peut provoquer une inflammation des voies aériennes et une dyspnée, corrigée par nébulisation de salbutamol. Il présente ce modèle comme visant de nouvelles cibles contre l'asthme de l'enfant, un bénéfice renvoyé au long terme, et affirme qu'aucun modèle in vitro ne permet d'estimer le remodelage bronchique.
Objectifs
L’asthme est une maladie très fréquente des voies respiratoires qui touche 300 millions de personnes dans le monde. La prévalence de l’asthme préscolaire est estimée entre 5-10 pour cent des enfants d’âge préscolaire (moins de 6 ans) et affecte autant les garçons que les filles. Il est associé à un risque accru d'asthme et d'altération de la fonction pulmonaire pendant l’enfance et à l’âge adulte qui à leur tour augmentent le risque d’apparition précoce de comorbidités respiratoires, cardiovasculaires ou métaboliques de décès prématuré. Ainsi, modifier l'histoire naturelle de l’asthme à l'âge préscolaire a été l'un des principaux objectifs de ces dernières années. L’asthme préscolaire est caractérisé par une hyperactivité, une inflammation et un remodelage bronchique. Cependant, si les deux premières caractéristiques sont ciblées spécifiquement par les traitements antiasthmatiques actuels, aucun traitement ne cible spécifiquement le remodelage bronchique. Le remodelage bronchique associe plusieurs anomalies structurelles de la paroi bronchique où l’augmentation de masse du muscle lisse bronchique apparaît comme un élément déterminant dans la physiopathologie et la persistance de la maladie. En effet, une augmentation de la masse du muscle lisse bronchique (MLB) pendant la période préscolaire a été associée à la persistance de l’asthme et à l’altération de la fonction respiratoire à l’âge scolaire. De plus, nous avons récemment démontré que l’augmentation de la masse du muscle lisse bronchique chez les enfants asthmatiques préscolaires était associée à une augmentation de prolifération mitochondrie-dépendantes des cellules musculaires lisses bronchiques. Nos données préliminaires suggèrent que cette dysfonction mitochondriale semble liée à une anomalie de la dynamique mitochondriale et un déséquilibre entre la formation et l'élimination des mitochondries. Afin de confirmer in vivo cette hypothèse, nous avons besoin de mettre en place le modèle murin d’asthme préscolaire. Nous allons également comparer nos data obtenus grâce à ce modèle avec celles issues du modèle murin d’asthme d’adulte qui a été déjà mis en place au laboratoire. Nous espérons ainsi de révéler les mécanismes communs jouant le rôle primordial dans l’asthme chez les enfants en bas âge.
Bénéfices attendus
Une meilleure compréhension des voies moléculaires conduisant à une augmentation de la masse des muscles lisses bronchiques (MLB) permettra d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques dans le traitement d’asthme chez l’enfant et l’adulte.
Procédures
Les animaux seront soumis aux quatre instillations intranasales sous l’anesthésie gazeuse (durée jusqu’à 2 minutes) et les deux injections intra-péritonéales de l’allergène (2 injections). Pour les instillations les animaux seront séparés de leur mère pendant une vingtaine de minutes. Les mesures de paramètres respiratoires seront faites par la méthode de trachéotomie sur les animaux anesthésiés. Il n’y a pas de réveil après les mesures des paramètres respiratoires qui durent environ dix minutes.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables potentiels sur les animaux seront : un léger stress suite aux contentions pour l’injection/l’instillation des allergènes et un bref enfermement dans une boîte en plexiglas le temps de la manipulation (2-3 minutes). Les souris ressentiront une légère douleur de la piqûre pendant l’injection (quelques secondes). L’anesthésie sous isoflurane induit également un léger stress. La sensibilisation aux allergènes peut induire des symptômes asthmatiques chez l’animal : l’inflammation des voies respiratoires et éventuel remodelage bronchique. Ces symptômes peuvent survenir après l’instillation de l’allergène et éventuellement provoquer une dyspnée (un essoufflement). Après l’anesthésie légère, les animaux seront observées par l’opérateur et la dyspnée éventuelle sera corrigée par la nébulisation du salbutamol (1g/ml pendant 15 sec).
Devenir
L’objectif de ce projet est de mettre en place le modèle murin d’asthme préscolaire. Suite au développement des symptômes d’asthme, les paramètres respiratoires seront réalisé sur les animaux mis à mort et les organes seront prélevés et analysés au laboratoire.
Remplacement
En raison de la complexité de la communication intercellulaire menant à la maladie, il n’existe pas de modèle in vitro qui permet d’estimer l’évolution du remodelage bronchique dans l’asthme. Grace au modèle animale, nous testerons les hypothèses apparues après nos résultats in-vitro sur les lignées cellulaires. L’utilisation du modèle murin d’asthme préscolaire dans nos études nous donnera une meilleure compréhension des phénomènes et à terme de proposer des traitements plus efficaces pour la prise en charge des personnes asthmatiques.
Réduction
Se souciant de réduire le nombre des animaux en expérimentation, comme pour chaque test statistique, nous avons défini le nombre de souris par groupe pour obtenir des résultats significatifs, et nous réaliserons de multiples études ex vivo sur différents organes et selon différentes techniques. Ainsi, nous utiliserons 12 souris dans chacun des trois groupes. Nous allons comparer les organes des groupes de souris asthmatiques avec ceux des animaux témoins.
Raffinement
Afin de diminuer la souffrance et l’angoisse des animaux, des dispositifs sont prévus (anesthésie pour les instillations), raffinement des conditions d’hébergement (hébergement en groupe sociaux, frisottis et bâtonnets), vérification par la structure en charge du bien-être des animaux et nous avons soigneusement décrit des points limites en relation avec notre protocole (critères de perte de poids, comportement anormal ou difficulté respiratoire). La dyspnée éventuelle induite par les instillations intranasales peut être traitée par la nébulisation pendant 15 s d’un broncho-dilatateur d’action rapide (salbutamol 1g/ml). Toute la durée du protocole expérimental, les souriceaux ne seront jamais séparés de leur mère, sauf pour une courte période d’exposition à l’allergène. Afin de ne pas entraîner un rejet des nouveaux nés par la mère après l’exposition à l’allergène, lors de leur introduction, les souriceaux seront frottés avec la litière souillée pour masquer les odeurs. Les souriceaux seront remis tous ensemble dans la cage pour ne déranger la mère qu'une fois. Les animaux seront surveillés après réintroduction. Les mesures respiratoires sont réalisées sous anesthésie générale et analgésie.
Choix des espèces
La souris est une espèce classiquement utilisée pour l’étude de la réactivité des voies aériennes normales et pathologiques. De plus, le laboratoire utilise cette espèce depuis plusieurs années, et dispose donc dans cette espèce, de nombreuses données sur lesquelles s’appuie la présente étude. Les animaux utilisés sont des souriceaux âgés de 7 jours afin d'avoir une maturité du système respiratoire semblable à celle des enfants en bas âge.
Traitement thérapeutique in utero de la souris Moblo, un modèle d’étude de la maladie de Menkes (EU 2/2)
- Recherche fondamentale
- Multisystémique
- Oncologie
132 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère, pour tester un transporteur synthétique de cuivre contre la maladie de Menkès. Les femelles reçoivent des injections sous-cutanées cinq jours sur sept pendant la gestation et les mâles malades des injections jusqu'à J38 ainsi que sept tests neurocomportementaux. Le porteur décrit une mortalité importante des souriceaux à la naissance et un risque d'anévrisme aortique mortel chez les animaux non traités. Douze femelles sont tuées au vingtième jour de gestation et les mâles destinés aux analyses tués à J38, tandis que quarante femelles sont gardées pour la reproduction et des mâles surnuméraires gardés vivants pour une étude de survie.
Objectifs
La maladie de Menkès est une maladie génétique rare au niveau du chromosome X qui a pour conséquence un déficit en cuivre dans l’ensemble de l’organisme. C’est l’incapacité du cuivre à franchir les barrières biologiques (placenta, intestin, cerveau) qui est responsable de la pathologie. Les traitements actuels sont inefficaces et le devenir des enfants malades reste extrêmement pauvre avec des troubles graves aboutissant à un décès dans les premières années de vie. Les nanoparticules ont la capacité de franchir différentes barrières biologiques dont la barrière placentaire. Nous suivons une piste thérapeutique chez la souris porteuse de cette mutation, par l’utilisation d’un transporteur synthétique du cuivre (TSC) qui permet d’acheminer le cuivre aux organes cibles tels que le cerveau ou le placenta. Nos travaux ont montré une tolérance des souriceaux à ce traitement. Nous avons déterminé une dose et un rythme d’administration optimaux de TSC, et démontré l’amélioration des signes cliniques chez les souriceaux mâles malades traités par TSC. Néanmoins, malgré un allongement très net de l’espérance de vie et un comportement exploratoire plus alerte, nous n’avons pas corrigé les troubles squelettiques dont les malformations apparaissent au stade embryonnaire, notre traitement actuel ne démarrant qu’au 5e jour post-natal. De plus, les souriceaux mâles non traités montrent une forte mortalité à la naissance avec des ratio sexe/génotype non respectés. Les atteintes liées au déficit en cuivre apparaissent dès le stade embryonnaire. Notre projet vise à montrer qu’un traitement précoce des souris gestantes porteuses de la mutation va permettre une viabilité́ plus importante tout en corrigeant les troubles squelettiques des descendants malades. Le gène de la maladie du métabolisme du cuivre étant porté par le chromosome X, les mâles sont fortement touchés. L’étude sera donc menée sur des femelles dites hétérozygotes, i.e. porteuses d’une version mutée et d’une version non mutée du gène responsable de la maladie, et ne déclarant que peu ou pas de symptômes. Les souris mâles hémizygotes, i.e. porteuses d’un exemplaire unique du gène muté et donc souffrant de la maladie, et nées de ces femelles seront également utilisées pour réaliser les tests neurocomportementaux pour certains, tandis que les animaux surnuméraires seront traités tout au long de leur vie afin d’établir une courbe de survie pour ce modèle d’étude.
Bénéfices attendus
1) Une restauration des ratios sexe/génotype avec une diminution importante de la mortalité à la naissance 2) Une croissance squelettique normalisée pour les descendants mâles malades mais traités avec le médicament. 3) Une restauration des fonctions biologiques altérées. 4) Une restauration des fonctions cognitives principales. 5) Une amélioration de la survie.
Procédures
- Injections sous cutanées répétées de médicament ou de son équivalent dépourvu de principe actif (véhicule) 5 jours sur 7 au cours de la gestation jusqu’au 20e jour de gestation pour les femelles porteuses de la maladie mais non atteintes - Injections sous cutanées répétées de médicament ou de son équivalent dépourvu de principe actif (véhicule) 5 jours sur 7 au cours de la gestation jusqu’à la mise bas - Injections sous cutanées répétées de médicament ou de son équivalent dépourvu de principe actif (véhicule) 5 jours sur 7 à partir de J5 et ce jusqu’à la fin du protocole à J38 pour les mâles descendants et porteurs de la maladie - Tests neurocomportementaux au nombre de 7 allant de J3 à J38 pour les souris mâles malades.
Impact sur les animaux
1) Une mortalité importante à la naissance des souriceaux issus de femelles porteuses de la maladie mais non atteintes, et non traitées pendant la gestation. 2) Mort des animaux non traités ou traités par histidine-cuivre liée au risque d’anévrisme aortique. Ce point est prévisible dans la plupart des cas notamment avec une stagnation voire une perte de poids, ainsi qu’une apathie et une fébrilité (troubles de la mobilité, difficultés d’alimentation). Les études précédemment réalisées ont montré que les souriceaux recevant le TSC avaient une espérance de vie considérablement augmentée, ce qui nous permet de dire que les animaux traités ne subiront pas d’anévrisme aortique grâce au traitement administré. 3) Modification du comportement maternel pendant la gestation et à la naissance (construction du nid, gestion de la portée...) grâce au traitement.
Devenir
Les femelles porteuses de la maladie (mais non atteintes) destinées à l’étude du passage placentaire (au nombre de 12) seront mises à mort au vingtième jour de la gestation, juste avant la mise bas. Les femelles porteuses de la maladie (mais non atteintes) (40) allant jusqu’à la mise bas seront gardées en vie pour de futurs accouplements. Les descendants mâles seront gardés en vie jusqu’à J38 pour ceux destinés aux tests neurocomportementaux (40) dans le but d’effectuer les analyses biochimiques et histologiques. La descendance mâle surnuméraire (40) destinée à l’étude de survie sera gardée vie jusqu’à J100 dans le but de valider les effets bénéfiques du traitement sur la survie. L’âge de survie des animaux mutants non traités ou traitées avec le placebo ou l’histidinate de cuivre (traitement actuel mais inefficace de la maladie de Menkes) est comprise entre 3 et 5 semaines. Au total 132 souris seront impliquées dans ce protocole expérimental.
Remplacement
Il n’existe pas d’alternative d’approche in vitro car le projet porte sur l’étude de l’allongement de la durée de vie, le ratio sexe/génotype dans les portées et l’amélioration de la mobilité et du comportement du souriceau porteur de la maladie de Menkès en fonction de la réponse au traitement.
Réduction
L'étude gestationnelle portera sur 52 femelles au total reparties en 4 groupes de 3 femelles pour la validation du traitement gestationnel. La cohorte de 12 femelles porteuses saines de la mutation, sera mise à mort au 20e jour de gestation dans le but de confirmer les effets positifs potentiels du traitement au cours de la gestation. Au vu des résultats encourageants que nous avons obtenus sur nos travaux portant sur le franchissement de la barrière sang-cerveau, et partant du principe que les mécanismes biologiques régissant le transport du cuivre sont similaires au niveau du cerveau et du placenta nous pensons que le TSC franchira cette barrière placentaire. Si les résultats de dosage du cuivre confirment notre hypothèse de transport à travers le placenta, 4 autres groupes de 10 femelles porteuses saines de la mutation seront destinées à l'étude de l'impact du traitement gestationnel sur la descendance mâle. L’étude comportementale, quant à elle, portera sur 40 souris réparties en 4 groupes de 10 souris malades qui seront étudiés et mis à mort une fois les tests comportementaux terminés, à l’âge de 38 jours. La courbe de survie sera évaluée à partir d'animaux surnuméraires, selon la même distribution de 40 souris mâles supplémentaires et porteuses de la maladie. Au total 132 souris seront impliquées dans l'étude, un nombre d’animaux nécessaire pour mener à bien ce protocole expérimental et obtenir une puissance statistique suffisante. De plus, l’hypothèse faite serait que grâce au traitement, les ratios sexe/génotypes devraient être restaurés et produire au moins 2 mâles mutants par portée. Un mâle sera dédié aux tests neurocomportementaux tandis que le deuxième permettra d’établir une courbe de survie nécessaire pour valider l’effet positif du traitement gestationnel.
Raffinement
Toutes les cages du protocole sont garnies d’éléments enrichissants (coton, buchettes, etc.). Ces éléments permettront notamment aux femelles gestantes de nidifier, ce qui va créer une atmosphère sécurisante pour l’ensemble des souris. Au cours des expérimentations, les souriceaux devant subir un traitement seront isolés de la mère le temps de l’expérimentation (injection et/ou tests neurocomportementaux), et la mère mise à distance, dans le but de réduire le stress maternel. A la fin de l’expérimentation, les petits seront remis rapidement dans la cage avec la mère et isolé au calme (pièce d’hébergement, sans mouvement brusque de la cage). S’agissant d’une maladie génétique, les troubles physiologiques sont présents tout au long de la vie de l’animal et il n’est pas prévu de pratiquer une analgésie qui pourrait d’une part générer un stress supplémentaire lors du traitement quotidien et d’autre part perturber fortement les tests neuro-comportementaux, rendant les résultats inexploitables. Une procédure d’estimation et suppression de la douleur est mise en place : différents éléments visuels chez l’animal sont évalués afin d’établir un score qui permet d’anticiper et d’éviter d’atteindre les points limites : isolement, yeux fermés, dos voûté, poils hérissés, immobilité, perte de poids, yeux et abdomen creux.
Choix des espèces
La souris ATP7Amoblo est le seul modèle de mutation spontanée permettant une étude de cette pathologie génétique. L'utilisation d'un modèle mammifère, et de souris en particuliers, permet d'étudier l'efficacité du médicament dans l'intégralité d'un organisme vivant proche de l'homme. Ce choix se justifie aussi par la possibilité de faire des liens avec d’autres modèles transgéniques murins utilisés pour l'étude d'autres maladies métaboliques. Nous focaliserons l’étude de la conception jusqu’au-delà du sevrage, à J38 pour les souriceaux destinés aux études neurocomportementales et J100 pour les souriceaux surnuméraires destinés à l’étude de la survie. Ceci nous permettra d’évaluer l’efficacité du traitement du développement embryonnaire et ce jusqu’à l’âge adulte. Les femelles porteuses saines de la mutation seront mises en accouplement à l'âge de 3 à 5 mois, et celles qui subissent le traitement pendant la gestation seront utilisées à nouveau pour maintenir la lignée.
Etude du rôle du dihydrogène dans l’effet anti-tumoral d’un régime enrichi en fibres alimentaires
- Recherche appliquée
- Cancers
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système immunitaire
132 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Elles reçoivent un régime riche en fibres par gavage trois à cinq fois par semaine, une implantation de tumeur sous la peau ou une injection intraveineuse de cellules cancéreuses, et sont privées d'eau et de nourriture jusqu'à quatre heures lors des mesures de dihydrogène expiré. Le porteur affirme n'attendre aucun effet indésirable et présente l'implantation de tumeurs comme n'induisant pas de souffrance. Il indique que le rôle du microbiote ne peut être étudié qu'in vivo et qu'il n'existe "pas d'alternative à ce jour".
Objectifs
Nous avons montré qu’un régime riche en fibre (High Fiber Diet - HFD) permet de moduler positivement la composition de la flore intestinale, ainsi que ses fonctions, impactant sur le métabolisme et l'immunité de l’hôte. Ceci conduit à l’activation de cellules immunitaires particulières au niveau intestinal. Dans un modèle de mélanome chez la souris, nous montrons qu’un pré-conditionnement à l’aide d’un régime HFD permet de prévenir la pousse tumorale, grâce aux mêmes cellules immunitaires que celles retrouvées dans l'intestin. Ainsi, nos données suggèrent qu’un régime riche en fibre, en modulant le microbiote intestinal et ses métabolites, dont le dihydrogène, active l’immunité locale et systémique de l’hôte, permettant une immunosurveillance accrue des cancers. De plus, nous avons montré qu’un régime HFD conduit à la production de dihydrogène (H2), connu pour ses propriétés immunostimulantes. Afin d’étudier le rôle du H2 dans l’effet immunostimulant et antitumoral du régime HFD, nous proposons de comparer les effets d’un régime HFD avec ceux induits par l’administration d’H2 (hydrogénothérapie). Cette démonstration renforcera nos observations et permettra le transfert rapide du régime HFD en clinique humaine, ainsi que dans la population générale.
Bénéfices attendus
Ce projet doit permettre de répondre à deux questions : (i) La quantité d’H2 produit par consommation d’inuline alimentaire peut-elle suffire à induire, par inhalation, une inhibition de la croissance tumorale ? Pour répondre à cette question, nous déterminerons tout d’abord la quantité d’H2 produite chez des souris nourries avec un régime HFD. Cette dose d’H2 déterminée sera ensuite administrée à des souris porteuses de tumeurs afin que nous étudiions la croissance tumorale et la réponse immunitaire anti-cancer. (ii) L’H2 produit par la consommation de fibres participe-t-il à l’induction de l’immunité anti-cancer ? Pour répondre à cette question, l’immunité basale des animaux sera analysée après 2 semaines de traitement. En démontrant l’effet anti-cancer d’une dose modérée d’H2 et son implication potentielle dans l’effet anti-tumoral du régime HFD, nous aurons des données préliminaires solides pour demander des financements de recherche préclinique (sur le mécanisme d’action de prébiotiques) et pour engager rapidement des essais cliniques. Enfin, ce projet doit permettre de développer de nouvelles technologies applicables dans des études précliniques sur des rongeurs de laboratoire et qui pourront être transférées en clinique (dispositifs de mesure de H2 exhalé et/ou dispositif d’administration de H2).
Procédures
Une partie des animaux sera nourrie avec un régime HFD, administré par gavage oral 3 ou 5 fois par semaine durant 1 mois (1 minute / gavage). Les animaux sont hébergés dans l'enceinte de mesure d'H2 pendant au maximum 4h consécutives, durant lesquelles ils seront surveillés par l'expérimentateur. Les fèces des animaux seront collectés après 2 semaines de préconditionnement (< 1 minute / souris). Une partie des animaux recevra une implantation tumorale par injection sous-cutanée (1 minute / souris), ou une injection de cellules cancéreuses par voie intra-veineuse, sous anesthésie (5 minutes / souris). Les prélèvements sanguins (2 minutes / souris) seront réalisés uniquement en fin d'expérience, sous anesthésie volatile, et sans réveil. Lorsque les animaux (ou un des animaux) atteindront un des points limites, ils subiront une anesthésie volatile terminale puis un prélèvement sanguin.
Impact sur les animaux
Nous n'attendons pas d'effet indésirable dans ce projet. Le traitement des animaux sera apporté par des gestes expérimentaux de classe légère (gavage ou inhalation). L'implantation de tumeurs en elle-même n'induit pas de souffrance des animaux. Les prélèvements sanguins seront systématiquement réalisés sous anesthésie générale. En revanche, durant la mesure d'H2 exhalé et l'hydrogénothérapie, les animaux n'auront pas accès à l'abreuvement et à l'alimentation, pour une durée relativement courte (maximum 4 heures).
Devenir
Les animaux en fin d'expérimentation seront euthanasiés après avoir atteint les points limites, pour des prélèvements d'organes et de tissus.
Remplacement
Le rôle du microbiote intestinal ne peut être étudié qu'in vivo. En effet, les interactions hôte/microbes et notament système immunitaire de l'hôte/microbes et les réponses anti-tumoralesinduites nécessitent une étude dans un organisme vivant. Il n'existe donc pas d'alternative à ce jour.
Réduction
Afin de tenir compte de la variabilité inter individuelle dans la réponse aux différents traitements, des groupes de 6 animaux seront constitués. Ainsi, malgré la variabilité, ce nombre d'animaux par groupe apportera une fiabilité au niveau statistique. De plus, plusieurs conditions expérimentales seront testées en parallèle, afin de mutualiser les groupes contrôles, et donc de réduire le nombre d'animaux contrôles utilisés. La dernière expérience ne sera réalisée que si les précédentes donnent des résultats satisfaisants.
Raffinement
Afin d'assurer le bien-être des animaux, les souris seront hébergées par cage de 6, avec environnement enrichi. Le régime alimentaire sera administré par gavage, et l'hydrogénothérapie par inhalation. L'injection sous-cutanée ou intra-veineuse de cellules cancéreuses n'induit qu'une légère souffrance des animaux. Toutefois, les animaux seront quotidiennement surveillés à la suite des implantations tumorales. Les injections et prélèvements sont réalisées sous légères anesthésies générales.
Choix des espèces
La souris est le modèle le plus pertinent pour mener ce genre d'étude. La manipulation de leur flore est acquise. De plus, les modèles tumoraux ainsi que les outils pour étudier les réponses immunes induites sont parfaitement développées pour ce modèle animal. Tous nos résultats précédents obtenus dans le cadre de cette thématique l'ont été avec ce même modèle murin. Les souris seront utilisées à partir de 6 semaines d'âge (livrées à 5 semaines + 1 semaine d'acclimatation). A ce stade, les souris sont sevrées et le système immunitaire est pleinenement mature et permet donc son étude.
Etude pilote : Déterminer les effets de l’injection sous-cutanée ou intradermique de fragments de cellules sénescentes sur l’activation du système immunitaire murin.
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
160 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Sous anesthésie à l'isoflurane, elles reçoivent des injections sous-cutanées dans les flancs ou intradermiques dans les oreilles de fragments de cellules sénescentes, puis sont tuées au dioxyde de carbone à 24, 48, 72 ou 168 heures pour prélever ganglions et sites d'injection. Le porteur n'attend qu'une réaction locale, rougeur ou gonflement, sans réponse systémique. Il affirme que cette réponse impliquant plusieurs organes est impossible à étudier in vitro et conclut que le recours à la souris est "indispensable".
Objectifs
Dans notre groupe nous étudions la sénescence cellulaire. La sénescence est une destinée cellulaire. Elle se caractérise, entre autres, par la sécrétion de molécules spécifiques et un arrêt permanant du cycle cellulaire en réponse à des stimuli dommageables. De multiples études ont montré que les cellules sénescentes sont à l'origine du vieillissement et des maladies liées à l'âge, mais le mécanisme d’action reste inconnu. Une autre caractéristique observée dans les tissus vieillissants est l'inflammation chronique de bas bruit appelée inlamm’aging, de la contraction d’inflammation et âge. Lors de nos études, nous avons récemment découvert une nouvelle caractéristique de la sénescence que nous avons nommée fragmentation. Les cellules sénescentes génèrent des fragments et comme leur nom l’indique il s’agit de petits bouts qui se détachent des cellules. L’intégrité des fragments est maintenue jusqu’à trois jours après leur formation, après quoi ils se rompent et relarguent leur contenu. Leur rôle est pour le moment inconnu et nous cherchons à le comprendre. L’analyse du contenu des fragments a révélé la présence d’une grande majorité de molécules liées à l’inflammation. Les fragments sont donc potentiellement une source d’inflamm’aging et ils ne sont pas encore décrits dans la littérature scientifique. L’objectif principal de notre projet est de tester la capacité de ces fragments de cellules sénescentes à induire de l’inflammation ou en d’autres termes leur capacité à activer le système immunitaire. Dans cette expérience pilote, nous cherchons à trouver les conditions optimales pour mesurer l'effet des fragments sur l'activation de la réponse immunitaire locale dans un modèle de souris. Pour cela, nous isolerons des fragments et ferons des injections sous-cutanée ou intradermique des fragments et des contrôles appropriés. Nous évaluerons la réponse inflammatoire liée à ces injections à 4 temps différents et en utilisant des techniques communément utilisées en laboratoire telles que l’immunomarquage fluorescent (IF), l’analyse de cytométrie de flux (FACS) et la PCR quantitative en temps réel (RT-qPCR). La meilleure méthode sera sélectionnée pour de futures études des mécanismes des effets pro-inflammatoires des fragments sénescents.
Bénéfices attendus
La senescence est, entre autres, liée aux mécanismes de réparation tissulaire, au vieillissement et aux maladies liées à l’âge. Ce projet va nous permettre d’établir un modèle optimal d’étude des effets immunomodulateurs des fragments produits par les cellules sénescentes. En manipulant ce modèle nous pourront évaluer le caractère et l’intensité de la réponse immunitaire aux fragments. Ce modèle nous servira également à caractériser les mécanismes d’action des fragments et leurs interactions avec les cellules immunitaires.
Procédures
Les souris seront soumises à des injections sous-cutanées ou intradermiques. Elles seront, au préalable, anesthésiées par inhalation d'isoflurane. La moitié d’entre elles sera soumise à une injection sous-cutanée dans chacun des flancs dorsaux (soit deux injections par souris) _ une injection de fragments d’un côté et une injection d’un contrôle de l’autre. L’autre moitié sera soumise à une injection intradermique dans chacune des oreilles (soit deux injections par souris) _ une injection de fragments d’un côté et une injection d’un contrôle de l’autre. La durée totale de la procédure est estimée à 10 minutes par animal. Aux temps suivants : 24h, 48h, 72h et 168h ; des groupes d’animaux de chaque condition expérimentale seront euthanasiés par exposition à des doses croissante de dioxyde de carbone et les tissus d’intérêts (sites d’injection, ganglions lymphatiques adéquats) seront disséqués pour les analyses ultérieures.
Impact sur les animaux
L’injection de fragments ou cellules syngéniques, c’est-à-dire génétiquement identique à la souris injectée, ne devrait pas déclencher de réponse immunitaire systémique. Au pire, il pourrait y avoir une réponse, locale et limitée, caractérisée par de l’infiltration des cellules immunitaires et de l’inflammation locale. Les effets secondaires qui seraient éventuellement liés à la piqure, tels que des rougeurs, gonflements ou automutilations au niveau du site d’injection seront surveillés pendant les trois jours suivant l’injection.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés à des moments bien précis selon un protocol autorisé, afin d'isoler les ganglions lymphatiques et le site d'injection pour des analyses supplémetaires.
Remplacement
La réponse du système immunitaire à la présence de fragments produits par les cellules sénescentes implique des interactions complexes entre différents organes et différents types cellulaires. Cette réponse complexe est impossible à étudier avec des modèles cellulaires in-vitro. Pour bien comprendre la dynamique de cette réponse immunitaire et les types cellulaires en jeu, l’utilisation d’un modèle in vivo est indispensable.
Réduction
Du fait de l’activation de la réponse immunitaire au niveau local uniquement, nous pouvons appliquer l’échantillon à tester et l’échantillon contrôle sur une même souris, réduisant ainsi de moitié le nombre d’animaux nécessaire à l’étude. Ainsi l’utilisation de 10 souris par conditions devrait être suffisante pour obtenir des résultats statistiquement interprétables.
Raffinement
Les souris seront regroupées à plusieurs par cage afin de préserver les interactions sociales, avec un nid comme enrichissement de milieu. Les injections sous-cutanées et intradermiques se feront sous anesthésie gazeuse. Du gel ophtalmique sera appliqué durant tout le temps de l’anesthésie pour prévenir le dessèchement de la cornée. Après l’injection l’animal sera placé dans une cage chauffée à 37°C et surveillé jusqu’au réveil complet. D’une manière générale, l’état de la souris (apparence générale, comportement, posture, mouvements) sera surveillé durant toute la durée du protocole. Si un animal venait à présenter des signes de détresse, il serait soigné et retiré de l’étude. Dans un cas plus sévère, l’animal serait euthanasié.
Choix des espèces
Les systèmes immunitaires humain et murin présentent des similitudes, en termes d’immunité innée et acquise, qui rendent l’utilisation de la souris très appropriée pour cette étude. De plus les molécules des DAMP et leurs récepteurs sont très similaires entre la souris et l’humain. De même, les cellules murines et humaines sénescent de la même manière. Les animaux seront utilisés dès l'âge de 8 -12 semaines pour étudier la réponse immunitaire aux fragments sénescents à l'âge adulte. Nous avons choisi cette tranche d'âge, car à ce stade, le système immunitaire inné et adaptatif est suffisamment mature.
Développement d’une molécule thérapeutique pour la sclérose latérale amyotrophique
- Recherche appliquée
- Troubles immunitaires
- Troubles musculosquelettiques
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système immunitaire
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
1 722 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance allant du léger au sévère, la grande majorité en sévère. Génétiquement modifiées pour développer une paralysie progressive proche de la sclérose latérale amyotrophique, elles reçoivent des injections, une pose de minipompe par chirurgie et des tests moteurs répétés, pour tester une molécule dérivée du virus de la rage. Le porteur indique que la paralysie apparaît vers cent jours et que les souris sont mises à mort à un score neurologique de 4 ou une perte de poids de 25 %. Il affirme que le modèle murin est "le plus utilisé" pour développer de nouvelles thérapies de cette maladie.
Objectifs
La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est provoquée par une dégénérescence progressive des neurones moteurs du cerveau et de la moelle épinière qui contrôlent la contraction et le relâchement des cellules musculaires. Cette mort neuronale entraîne une atrophie des muscles qui ne sont plus stimulés et une paralysie. Une réaction inflammatoire impliquant plusieurs populations de cellules immunitaires amplifie ce processus de mort neuronale et aggrave la pathologie. Il a été démontré que cette neuroinflammation est en partie causée par une déficience des cellules régulant l’inflammation, les lymphocytes T régulateurs (Treg).Ces cellules inhibent normalement l’activité des autres cellules immunitaires. Les souris transgéniques SOD1G93A expriment plusieurs copies du gène humain SOD1 comportant la mutation G93A qui est responsable de cas familiaux de SLA chez l’homme. Ce modèle murin développe une pathologie très proche de la SLA sur le plan clinique et pathologique. Sur le plan histopathologique, une diminution progressive du nombre de neurones moteurs dans la moelle épinière est observée ainsi que des processus neuroinflammatoires. Cette lignée de souris est la référence dans le domaine de la SLA et est largement utilisée pour tester de nouvelles molécules thérapeutiques. Nous souhaitons tester dans ce modèle expérimental de SLA, les propriétés neuroprotectrices et anti-inflammatoires de la biomolécule «NV», développée et brevetée par notre laboratoire. NV est un bio-peptide dérivé du virus de la rage. Notre laboratoire a montré sur des cultures de neurones que NV favorise la survie des cellules, l’élongation des prolongements cellulaires qui permettent les connections entre neurones, et la repousse de ces connections après lésion. L’effet neuroprotecteur de NV a également été démontré in vivo dans un modèle murin de dégénérescence des neurones de la rétine. Par ailleurs, nous avons observé que NV possède des propriétés anti-inflammatoires par un mécanisme impliquant l’augmentation de l’expression d’une molécule immunosuppressive, PDL1 (Programmed Death PD-1 ligand). De plus, il a été montré que PDL1 était également un activateur de l’activité des cellules Treg. Ces résultats suggèrent que NV pourrait être utilisé dans la SLA à la fois pour protéger les neurones moteurs de la mort cellulaire (effet neuroprotecteur) et inhiber le processus neuroinflammatoire délétère (effet anti-inflammatoire).
Bénéfices attendus
La SLA est une maladie neurodégénérative qui détruit graduellement les motoneurones induisant une paralysie musculaire progressive et qui devient rapidement létale lorsque les muscles respiratoires sont touchés. Les traitements actuellement disponibles se limitent à deux molécules qui ne prolongent que de quelques mois la vie des patients. Dans ce contexte, de nouvelles molécules sont activement recherchées et plusieurs essais cliniques suivant de nouvelles approches thérapeutiques sont actuellement en cours. NV, une nouvelle molécule qui pourrait à la fois stimuler la survie des motoneurones, ralentir leur atrophie et en même temps inhiber la neuro-inflammation retarderait le début de la paralysie létale et prolongerait la vie des patients. En traitant les symptômes communs à toutes les formes de SLA et non la cause, NV pourrait être appliquée à tous les patients atteints de SLA.
Procédures
Tout d’abord, les nuisances prévues sont liées au phénotype dommageable. A cela s’ajoute les nuisances prévues lors des procédures testant l’administration de la molécule NV directement ou vectorisées par un vecteur viral par différentes voies d’injections en liens avec les protocoles d’anesthésie et d’analgésie. Chaque animal ne sera inclus que dans une seule des procédures du projet de recherche. Par conséquent, chaque animal ne subira qu’une injection unique, quelle que soit la voie d’administration nécessitant une chirurgie ou non. Les souris seront soumises à 6 types d’interventions : anesthésie gazeuse à l’isoflurane, injection de la biomolécule ou du vecteur virale, prélèvements sanguins, intervention chirurgicale pour la pose d’une minipompe osmotique, test neurologique et test moteur. Toutes les souris subiront une anesthésie gazeuse à l’isoflurane, ponctuelle, de 3 minutes environ. Cette anesthésie gazeuse précédera soit une injection unique de la biomolécule NV ou du vecteur viral par voie intraveineuse (moins d’une minute), par voie intrathécale (moins d’une minute) ou par voie intracérébroventriculaire (moins de 5 minutes). Soit l’anesthésie gazeuse, suite à une analgésie, précédera une intervention chirurgicale d’une dizaine de minute pour la pose d’une minipompe osmotique diffusant la biomolécule NV durant au moins 4 semaines. Les souris subiront toutes un prélèvement sanguin hebdomadaire de moins d’une minute pendant 3 à 17 semaines selon les procédures. Enfin, 3 fois par semaines, les souris subiront un test neurologique et un test des capacités motrices de moins de 5 minutes chacun.
Impact sur les animaux
Les animaux utilisés dans ce projet seront des souris SOD1G93A. Les souris SOD1G93A expriment plusieurs copies d’un transgène contenant le gène humain mutant SOD1 et sont le modèle animal de référence pour l’étude de la SLA. Ce modèle murin présente des signes cliniques et pathologiques en commun avec la maladie chez l’Homme tel que la perte des motoneurones, une faiblesse et une atrophie musculaire progressive avec une éventuelle paralysie allant jusqu’à la mort de l’individu. Les souris SOD1G93A développent une SLA agressive caractérisée par une paralysie progressive des membres postérieurs dès l’âge de 3 mois (90 jours) suivi d’une mort des individus à l’âge de 5 mois environ. Pas d’effets indésirables liés à la molécule NV en elle-même ne sont attendus. De même, pas d’effets indésirables liés à l’utilisation des vecteurs viraux ne sont attendus. Les potentiels effets indésirables sont liés aux interventions chirurgicales (injections intra-cérébro-ventriculaire et pose de la pompe osmotique) où il est probable qu’une infection se développe après l’intervention. Néanmoins, les mesures d’hygiène seront rigoureusement respectées afin d’éviter au maximum ces effets liés à la chirurgie.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni replacés, ni adoptés. L’ euthanasie des animaux est nécessaire afin d’étudier et de comprendre le plus précisément possible les potentiels effets bénéfiques de NV au niveau immunitaire et au niveau histologique dans les tissus nerveux.
Remplacement
Au préalable de ce projet d’étude, la biomolécule NV a fait l’objet d’une sélection in vitro sur des cultures de neurones parmi plusieurs molécules candidates. Seule la molécule ayant montrée les meilleurs résultats a été retenue. Les effets bénéfiques de NV ayant été démontré sur des cultures de neurones in vitro, l’étape suivante est de tester la biomolécule NV dans un modèle in vivo. Cette étape est nécessaire pour savoir si les effets de NV sont effectivement bénéfiques dans un modèle murin de Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA), De plus, l’utilisation d’un modèle animal est une étape cruciale et déterminante pour évaluer efficacement le potentiel thérapeutique de la biomolécule NV avant de la tester chez des patients atteints de SLA.
Réduction
La lignée SOD1G93A a été historiquement utilisée sur un fonds génétique mixte. Nous utiliserons dans ce projet les souris SOD1G93A sur un fonds pur C57BL/6 ce qui limitera la variabilité phénotypique et ainsi le nombre d’individus requis dans les différentes procédures. Pour réduire le nombre d’animaux, une seule molécule thérapeutique sera testée in vivo. Le nombre d’animaux requis pour pouvoir démontrer l’efficacité de NV dans le modèle SOD1G93A a été calculé par des tests de puissance statistique à partir de données publiées dans la littérature sur le phénotype des souris SOD1G93A.
Raffinement
Les techniques de chirurgie nécessaires à la réalisation du projet (injections intracérébroventriculaires, pose de minipompe osmotique) seront acquises auprès d’un laboratoire de référence. Les animaux recevront des antalgiques avant et après chirurgie. La surveillance des animaux sera quotidienne durant les 5-7 jours suivant les chirurgies, puis bihebdomadaire. La douleur et le stress seront mesurés selon une grille d’évaluation mise en place en partenariat avec la structure responsable du bien-être animal encadrant notre laboratoire. Les souris SOD1G93A développent de façon spontanée une paralysie progressive à partir de 100 jours. La progression de la pathologie musculaire sera évaluée deux fois par semaine à partir de 80 jours à l’aide d’un système de score neurologique de référence.. A partir d’un score de 2 les souris seront suivies quotidiennement. Le poids sera mesuré deux fois par semaine. A un score neurologique de 4, une immobilité > 24h ou une perte de poids > 25%, les animaux seront mis à mort
Choix des espèces
Nous avons choisi le modèle souris car son génome est facilement modifiable et permet d’établir des lignées transgéniques. Le modèle souris SOD1G93A développe une pathologie très proche de la SLA humaine et est le modèle le plus utilisé pour développer de nouvelles thérapies. Nous utiliserons à la fois des nouveau-nés et des souris adultes pour administrer les AAV-NVs. Chez les nouveau-nés, l’administration d’AAV permet de cibler un plus grand nombre de neurones que chez l’adulte. En effet les barrières hématoencéphaliques et la barrière liquide céphalorachidien/cerveau sont plus perméables chez le nouveau-né et permettent un meilleur accès des AAVs au système nerveux central. L’expression du transgène par les neurones et ensuite stable tout au long de la vie de l’animal. Ces expériences nous permettront de réaliser une preuve de concept de l’efficacité de NV lorsque la molécule est exprimée avant le développement de la maladie. L’administration chez les adultes permettra de déterminer l’effet thérapeutique de la molécule NV lorsque la pathologie est déjà présente.
Enseignement en travaux pratiques de neurophysiologie en L3 : Mesure de divers paramètres comportementaux chez des souris témoins sans problèmes particuliers dans le but de les comparer à ceux préalablement obtenus chez des lignées de souris mutantes.
- Enseignement supérieur
32 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Chaque année, seize souris témoins passent individuellement trois tests comportementaux, exploration en champ libre, équilibre sur un pont horizontal et sur un cylindre rotatif, avant d'être tuées pour prélever leur cerveau, dans le cadre d'un enseignement de licence. Le porteur indique que le stress provient de l'isolement et de la nouveauté de l'environnement, et que les lignées mutantes utilisées auparavant ont été jugées trop dommageables. Il justifie l'usage de la souris par la formation des étudiants à l'"éthique animale" et à un modèle qu'ils pourront rencontrer en recherche.
Objectifs
Ce TP fait suite à celui qui avait lieu jusqu’en mars 2022 dans lequel des étudiants en L3 étudiaient les troubles neurologiques (défauts de démarche, tremblements) de 2 lignées de souris mutantes en les comparant à des souris témoins sans problèmes particuliers. Du fait du non renouvellement de ce protocole initial (les caractéristiques observables des souris mutantes ayant été ré-évaluées comme dommageables), nous nous proposons désormais sur les conseils du comité d'éthique, de travailler sur les données et tissus des souris mutantes obtenus les années précédentes et de n’utiliser désormais que des souris sans problèmes particuliers. Concrêtement, le TP consistera donc en la réalisation de tests comportementaux, les animaux étant manipulés par un personnel expérimenté (les enseignants). Les étudiants observeront quant à eux les manipulations et analyseront le comportement des animaux. Ils pourront le comparer au comportement anormal de souris mutantes (présenté uniquement via l’intermédiaire de vidéos et de résultats de tests comportementaux effectués les années précédentes). Les étudiants doivent ensuite rechercher les causes de ces comportements anormaux au niveau tissulaire, cellulaire et moléculaire (utilisation de tissus congelés obtenus les années précédentes). Outre les diverses connaissances dans le domaine de la neurophysiologie qu'apporte le suivi de ce TP, notre objectif est également de proposer ici aux étudiants un premier contact avec le modèle souris et une sensibilisation aux règles de l'éthique animale. En effet, une grande partie des étudiants en L3 qui suivent ces TPs se destine à une carrière scientifique où ils seront potentiellement amenés à utiliser des modèles animaux et il est important qu'ils puissent comprendre avant de choisir leur futur laboratoire d'accueil tout ce qu'implique le fait de travailler sur le modèle souris, tant au niveau pratique, qu'organisationnel et éthique.
Bénéfices attendus
Formation des étudiants à l'éthique, et à l'utilisation du modèle souris. Pour celles et ceux qui poursuivront une carrière en recherche, les futurs choix de leurs laboratoires d'accueil (tant pour les stages, que pour leur laboratoire de thèse) et éventuellement du ou des modèles sur le(s)quel(s) ils travailleront se feront ainsi en toute connaissance de cause. S'ils sont amenés à travailler sur la souris notamment, on s'attend à ce que cette formation initiale les aide à mettre en œuvre les bonnes pratiques éthiques régissant l'utilisation de ce modèle. Acquisition de connaissances en neuro-physiologie.
Procédures
Les animaux (vigiles) seront uniquement soumis à des tests comportementaux ne provoquant pas d’atteinte à l’intégrité physique de la souris. Néanmoins du stress peut exister chez les animaux dû à leur isolement (chacune des 16 souris réalisera individuellement chacun des 3 tests décrits ci-après), à la découverte d’un environnement nouveau, et aux manipulations nécessaires au passage de leur cage au dispositif de test et vice-versa. Plus précisément 3 tests comportementaux sont réalisés : Le test de comportement exploratoire en champs libre (une fois par souris) qui permet de quantifier l'activité d'une souris et sa propension à explorer son environnement : chaque souris est placée dans une large cage contenant aussi quatre cubes de bois placés de façon régulière. Le comportement de la souris dans ce nouvel environnement est observé et mesuré pendant 10 minutes (déplacements dans les différents secteurs de la cage, nombre de fois où la souris se met sur ses deux pattes arrières, nombre de fois et temps passé par la souris à faire sa toilette, nombre de fois où la souris monte sur les plateformes. Le test du pont horizontal permettant de quantifier l'équilibre de la souris: un « pont » de bois est placé entre deux plateformes séparées de 50 cm, 20 cm au dessus du sol d’une grande boîte en carton qui sert de cage pour empêcher la souris de s’échapper pendant l’expérience. Au départ du test, la souris est placée au milieu du pont. On mesure alors le temps que la souris met pour atteindre l’un ou l’autre côté du pont. Si la souris tombe, ou n'atteint pas l'une des deux plateformes pendant les 3 minutes imparties, on considère que la souris a échoué. Le test est à réaliser trois fois par souris. Le test du cylindre rotatif permettant lui aussi de quantifier l'équilibre de la souris: chaque souris est placée sur un cylindre rotatif et la rotation démarre en accélérant progressivement pendant 2 minutes. Le test s’arrete à l’issue des 2 minutes ou quand la souris chutte du cylindre ou s’accroche à celui-ci en s’arretant de marcher. Dans ces deux derniers cas, le temps passé à marcher sur le cylindre est mesuré. Le test est à réaliser trois fois par souris. Entre chacun des tests, chaque souris est remise dans sa cage d’origine où elle bénéficie d’un temps de pause minimum de 5 minutes.
Impact sur les animaux
Du stress peut exister chez les animaux dû à leur isolement (chacune des souris réalisera individuellement chacun des 3 tests comportementaux), à la découverte d’un environnement nouveau, et aux manipulations nécessaires au passage de leur cage au dispositif de test et vice-versa.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de la procédure afin de prélever des tissus (cerveaux) nécessaires aux analyses moléculaires (analyse comparative de la présence de différents types de molécules (ARNms et protéines)) chez les différentes lignées de souris : mutantes d'une part et témoins sans problèmes particuliers d'autre part. Les tissus de souris mutantes (surnuméraires) ont préalablement été congelés lors des TPs des années précédentes.
Remplacement
Après la mise à mort à J2, des prélèvements tissulaires sont effectués en vue de mener des analyses moléculaires comparatives afin d'essayer de déterminer la cause des défauts comportementaux observés chez les souris mutantes. Des prélèvements concernant les lignées mutantes avaient été effectués (et congelés) les années précédentes sur des souris surnuméraires. Ces prélèvements n'ayant pas été réalisés sur des souris témoins sans problèmes particuliers, la comparaison entre lignées mutantes et témoins ne peut être effectuée au niveau moléculaire qu'en prélevant des tissus sur des souris témoins.
Réduction
Le nombre de souris utilisé dans ce TP découle du fait que chaque groupe d'étudiants en TP doit pouvoir travailler avec deux souris. Les promotions étant habituellement composées 8 groupes de 3 étudiants, nous comptons utiliser chaque année 8x2=16 souris témoins sans problèmes particuliers. Ce nombre permet aux étudiants de comprendre concrètement la variabilité des réponses inter-individuelles lors des tests comportementaux sur animaux vivants. En effet, deux souris appartenant à la même lignée peuvent avoir malgré tout des comportements légèrement différents, et ce n'est que l'analyse d'un nombre suffisament grand de souris de la même lignée (obtenu en mettant en commun les résultats récoltés par tous les groupes d'étudiants) qui permet justement d'établir des statistiques et de pouvoir comparer les différentes lignées entre elles (ici les mutantes d'une part et les souris témoins sans problèmes particuliers d'autre part). Ce nombre maximal de souris de 32 sur 2 ans sera réduit si le nombre d'étudiants devait être inférieur à celui que nous avions les années précédentes (le chiffre de 24 étant le maximum que nous pouvons accueillir en salles de TP).
Raffinement
Toutes les souris bénéficient d’un environnement enrichi au cours de leur hébergement. Afin d'avoir le temps d'être "acclimatées", les souris seront transférées à l'animalerie le jeudi de la semaine précédant les TPs. Lors des tests comportementaux, l'observation d'une réduction durable de la mobilité et/ou de signes d'angoisses prolongés constituerait un point limite, et entrainerait le retrait du test.
Choix des espèces
La souris est l’une des espèces animales les plus pertinentes pour les études de neurophysiologie du fait de la connaissance de l'architecture cérébrale de ce rongeur, et de l’existence de nombreuses lignées transgéniques bien caractérisées. De plus la présence à proximité du lieu d'enseignement d'une animalerie nous fournissant les souris témoins sans problèmes particuliers, permet de limiter tout problème de transport. Les souris doivent avoir environ 2 mois. En effet l'une des lignées de souris sur laquelle nous effectuions par le passé des tests comportementaux avait une espérance de vie limitée de 3 mois. L'âge de 2 mois auquel nous faisions les tests nous permettait de ne pas atteindre cette limite et de réduire le temps de maintien des souris en élevage. Comme nous allons comparer les résultats des tests comportementaux des souris témoins sans problèmes particuliers avec ceux enregistrés les années précédentes à partir des lignées mutantes, nous devons utiliser des souris du même âge.
« Effet des dérivés de probiotiques sur un modèle murin de mucite orale chimio-induite »
- Recherche appliquée
- Cancers
- Recherche fondamentale
- Oncologie
198 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles reçoivent des injections répétées de chimiothérapie qui provoquent des érosions douloureuses de la bouche, une perte de poids et une baisse des globules blancs, pour tester des dérivés de probiotiques contre la mucite orale. Le porteur décrit des ulcérations attendues vers le quatorzième jour, censées durer moins d'une semaine sans traitement. Il affirme que le modèle murin est "incontournable" avant toute application clinique et ne peut être remplacé par des tests in vitro.
Objectifs
La mucite orale est une inflammation de la muqueuse orale secondaire à traitement anticancéreux comme la chimiothérapie. Elle peut être à l’origine d’ulcérations des muqueuses orales douloureuses et conduire à une modification ou un arrêt de la thérapie anticancéreuse ce qui impacte le pronostic vital des patients atteints. De nombreux traitements ont été évalués mais leur efficacité s’est révélée partielle et peu démontrée. Il est donc nécessaire de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans la mucite orale, et en particulier l’inflammation, afin d’évaluer au mieux l’efficacité de nouveaux traitements tels que les dérivés des probiotiques. Le modèle de mucite orale chimio-induite chez la souris choisi constitue une référence dans l’étude de cette maladie car il est particulièrement mimétique du fait de sa ressemblance à la plupart des régimes anticancéreux humains actuels utilisant le 5-fluorouacil (5-FU) (médicament utilisé dans le traitement des cancers) et car il ne nécessite pas l’application d’autres facteurs agressant l’organisme. Une approche thérapeutique novatrice et prometteuse de la mucite orale chimio-induite est constituée par des dérivés de probiotiques. Nous émettons l’hypothèse que les dérivés des probiotiques grâce notamment à leurs propriétés anti-inflammatoires/ immunomodulatrices pourraient exercer un effet thérapeutique dans la mucite orale chimio-induite. Si cette hypothèse se confirme, nos résultats pourraient ouvrir de nouvelles possibilités thérapeutiques dans le traitement de cette maladie. Les objectifs de ce projet sont donc : (i) Introduire au sein de notre laboratoire un modèle de mucite orale chimio-induite chez la souris et d’en caractériser la chronologie de l’inflammation (procédure expérimentale 1), (ii) Evaluer le potentiel thérapeutique des dérivés de probiotiques dans ce modèle, délivrés localement par un gel adhérent aux muqueuses (procédure expérimentale 2).
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus de ce projet sont multiples. D’abord, mieux comprendre les mécanismes impliqués dans la mucite orale chimio-induite , et en particulier le rôle des médiateurs inflammatoires, en utilisant l’un des modèles les plus mimétique décrit dans la littérature chez la souris. Ensuite, vérifier notre hypothèse selon laquelle les dérivés des probiotiques pourraient exercer un effet thérapeutique dans ce modèle. Si cette hypothèse se confirme, nos résultats pourraient ouvrir de nouvelles possibilités thérapeutiques dans le traitement de cette maladie chez l’Homme et pour laquelle il n’existe pas de traitement réellement efficace à l’heure actuelle.
Procédures
Ce projet va nécessiter l’utilisation de souris qui seront réparties de la manière suivante : 1) Etude de chronologie de l’inflammation dans le modèle de mucite orale chimio-induite chez la souris. La mucite orale sera induite chez la souris uniquement par des injections d’une faible dose de chimiothérapie (5-FU) tous les 2 jours pendant 14 jours (7 injections au total, durée du geste entre 30 secondes et 1 minute) sous anesthésie gazeuse. 2) Etude de l’efficacité thérapeutique des dérivés des probiotiques dans un modèle de mucite orale chimio-induite chez la souris. La mucite orale sera induite chez la souris uniquement par des injections de 5-FU comme décrit dans la procédure expérimentale 1 (gestes identiques en tout point). Les différents traitements topiques à évaluer seront déposés quotidiennement en intrabuccal tout au long du protocole (durée du geste entre 30 secondes et 1 minute, la durée du traitement sera déterminée précisément lors d’expériences préliminaires mais ne devrait pas excéder 21 jours) sous anesthésie gazeuse.
Impact sur les animaux
La mucite orale sur lequel porte notre étude est un effet indésirable de la chimiothérapie. Dans le modèle que nous allons utiliser, des érosions douloureuses qui caractérisent les stades avancés de la mucite orale sont attendues vers 14 jours, sur une zone très limitée de la cavité buccale (jusqu’au maximum 13% de la surface de langue) et devraient durer moins de 7 jours en l’absence de traitement. La fonction intestinale sera maintenue. Les autres conséquences de l’administration de la chimiothérapie prévisibles sont une perte de poids inférieure à 20% ainsi qu’une diminution du nombre de certains globules blancs dans le sang impliqués dans la lutte contre les infections (neutropénie), réversibles à l’arrêt du traitement.
Devenir
A l'issue de la procédure, les animaux seront mis à mort afin de pouvoir prélever leurs tissus et réaliser les analyses permettant de répondre à nos questions de recherche.
Remplacement
L’utilisation d’un modèle animal est indispensable au bon déroulement de ce projet, permettant de faire un lien entre les résultats obtenus in vitro, et une éventuelle application clinique. Aucune autre manière de procéder ne permet d’étudier la physiopathologie de la mucite orale dans sa globalité. L’utilisation de ce modèle animal est incontournable avant une application clinique et ne peut être remplacée par des expérimentations in vitro.
Réduction
Un suivi longitudinal de chaque animal n’est pas possible pour évaluer la chronologie de la mucite orale (procédure intrabuccale) ce qui impose de sacrifier les animaux à différents temps du protocole. Le nombre d’animaux utilisés pour mener à bien ce projet sera réduit au maximum pour pouvoir conclure de façon statistiquement significative. Ce nombre a été basé sur les données issues de la littérature.
Raffinement
Le bien-être des animaux sera primordial durant les expérimentations, notamment par des phases d’acclimatation, un enrichissement de l’environnement (ajout de papier dans chaque cage pour leur permettre la conception d’un «nid »), une visite quotidienne, une gestion de la douleur via l’utilisation d’anesthésiques ou d’analgésiques suivant une échelle stricte et des points limites adaptés, ainsi que des critères d’arrêt bien établis.
Choix des espèces
Le modèle de mucite orale chimio-induite chez la souris choisi constitue une référence pour l'étude de la mucite orale car il est mimétique et reproduit la physiopathologie observée chez l'Homme. Il est adapté pour étudier l’efficacité de traitements délivrés au moyen d’un gel adhérent aux muqueuses tel que nous allons utiliser. De plus, le choix de la souris par rapport au rat par exemple nous permettra d’avoir éventuellement recours à des modèles transgéniques pour des études ultérieures. Les animaux seront âgés de 8 semaines. Cet âge correspond à un animal adulte afin de pouvoir établir une corrélation avec la pathologie chez l’Homme et d’éviter des biais potentiellement induits par la phase de croissance de l’animal.
Evaluation des effets bénéfiques de nouveaux agonistes non peptidiques du récepteur à l’ocytocine dans un modèle murin d’autisme
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
384 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une injection unique de nouvelles molécules agonistes du récepteur à l'ocytocine et passent des tests d'interaction sociale, dans un modèle murin d'autisme, avant d'être tuées pour prélèvement de tissus. Le porteur affirme que les composés testés n'ont pas montré d'effets secondaires et que les tests sociaux n'ont "aucun impact négatif connu". Il conclut que l'autisme, sans marqueur biologique, ne peut être modélisé qu'au niveau de l'"animal entier" exprimant son répertoire comportemental.
Objectifs
Les troubles du spectre autistique (TSA) sont des pathologies neurodéveloppementales complexes, caractérisées par un déficit social et des comportements stéréotypés, et dont l’incidence moyenne atteint près de 1% d’après de récentes études à grande échelle. Il n’existe à l’heure actuelle aucun médicament capable de soulager les symptômes de l’autisme. Ce projet permettra de tester de nouvelles molécules, agissant sur le récepteur à l’ocytocine, pour traiter l’autisme, et en particulier les déficits d’interaction sociale. L’utilisation d’ocytocine est une piste prometteuse pour soulager les TSA. Malheureusement, il s’agit d’un peptide qui possède une faible biodisponibilité qui ne persiste que peu de temps dans les organismes traités, ce qui rend son usage thérapeutique difficile. Nous avons publié des résultats montrant qu’un agoniste non peptidique du récepteur à l’ocytocine est capable de restaurer la sociabilité dans un modèle murin d’autisme. Cette molécule a l’avantage de persister plus de temps dans les organismes. Une deuxième génération d’agonistes a été synthétisée par nos collaborateurs, plus efficace encore sur le récepteur à l’ocytocine. Dans ce projet, nous allons caractériser 3 de ses nouveaux composés dans un modèle d’autisme.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de développer de nouveaux agonistes des récepteurs à l’ocytocine pour soulager les troubles autistiques.
Procédures
Les animaux seront soumis à une injection unique qui se fera soit par voie intrapéritonéale, soit par voie orale. Les animaux seront soumis à des tests comportementaux éthologiques non invasifs
Impact sur les animaux
Les études de toxicité des composés testé n’ont pas montré d’effets secondaires et les composés seront administrés de manière aigue, limitant ainsi les phénomènes inflammatoires potentiels au niveau des site d’injection. Le test d’interaction sociale directe n’a aucun impact négatif connu sur le bien-être des souris.
Devenir
En fin d'expérience les animaux seront euthanasié dans le but de prélever des tissus et étudier l'impact du traitement pharmacologique au niveau moléculaire
Remplacement
La compréhension des mécanismes causaux de l’autisme et le développement de nouvelles approches thérapeutiques pour le traiter nécessitent la mise à disposition de la communauté scientifique de modèles précliniques de cette pathologie. Une étude précise et détaillée du répertoire comportemental des animaux modèles permet de vérifier que ces modèles valident bien le critère de validité d’aspect pour la pathologie autistique, et aussi d’évaluer le cas échéant l’efficacité d’une approche thérapeutique. L’évaluation des effets bénéfiques d’un traitement ne peut être réalisée dans ces modèles qu’au niveau comportemental : en effet, il n’existe pas de marqueur biologique pour l’autisme, dont le diagnostic clinique repose entièrement sur une évaluation comportementale. Cette pathologie ne peut donc être modélisée qu’au niveau de l’animal entier, exprimant toute la variété de son répertoire comportemental.
Réduction
Nous utilisons des outils statistique adéquat pour calculer précisement le nombre d'animaux necessaire pour réaliser les expériences.
Raffinement
Nous raffinerons nos expériences en soulageant l’inconfort ou le stress potentiels subis par les animaux tout au long du protocole expérimental, en logeant les souris par groupe de 4, en mettant à disposition le matériel nécessaire pour faire un nid (ouate et cabane en carton) et en manipulant quotidiennement les animaux par le même expérimentateur. Le suivi des points limites au cours des expériences inclura les éléments suivants : suivi de l’expression faciale et de la posture, poils hérissés, dos voûté, absence de toilettage, ptose palpébrale, perte de poids ou prise de poids de plus de 20% (pesée hebdomadaire). Les animaux présentant une perte de poids excessive ou des signes de douleur chronique seront mis à mort.
Choix des espèces
Les souris sont des animaux sociaux, chez lesquels des altérations des compétences sociales, symptôme clé de la pathologie autistique, peuvent être aisément étudiées . Par ailleurs, le répertoire comportemental de ces animaux est suffisamment étendu pour compléter cette étude par une évaluation de nombreuses autres réponses comportementales connues pour être affectées par la pathologie autistique. Les déficits comportementaux détectés chez les souris modélisant l’autisme sont suffisamment importants et robustes pour tester la validité d’aspect du modèle et, le cas échéant, permettre de révéler des effets bénéfiques potentiels de composés pharmacologiques. Les animaux seront utilisés à l'age adulte (8-12 semaines), alors que le répertoire comportemental est totalement développé et les déficits comportementaux fixé
Sénolyse dans l’histiocytose des cellules de Langerhans.
- Recherche appliquée
- Cancers
- Recherche fondamentale
- Oncologie
320 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections de tamoxifène, des gavages cinq jours sur sept pendant quatre semaines et dix séances d'imagerie sous anesthésie, tout en développant un phénotype d'histiocytose langerhansienne, pour tester des molécules sénolytiques. Le porteur indique que la maladie provoque un inconfort et de possibles contraintes pour les animaux. Il affirme qu'aucune lignée cellulaire n'existe et que le modèle murin est "le seul" permettant d'évaluer de nouveaux traitements de cette maladie de l'enfant.
Objectifs
L’objectif de ce projet est de tester in vivo des drogues sénolytiques dans un modèle murin d’histiocytose langerhansienne. L’histiocytose langerhansienne est une maladie relativement rare qui touche essentiellement les enfants et peut atteindre n’importe quel organe. Cette maladie consiste en une accumulation dans divers tissus de cellules de type phagocytes. Les patients atteints d’histiocytose langerhansienne sont traités en première intention par chimiothérapie de façon empirique (traitement qui a été testé dans les années 80). 50% des patients rechutent et sont alors traités par d'autres médicaments . Le traitement jusqu’à présent est donné à vie car la maladie revient dès que ce traitement ciblé est interrompu. Il y a donc à l’heure actuelle des enfants traités depuis plus de 5 ans par vces médicaments , avec une quasi impossibilité de suspendre le traitement mais un risque d’effet secondaire à long terme élevé (notamment cancers secondaires). Il est donc absolument primordial d’essayer de trouver des traitements plus efficaces, avec une durée limitée, permettant une éradication définitive de la maladie.
Bénéfices attendus
La mise en évidence d'un traitement sénolytique efficace chez la souris permettra d'ouvrir la voie à un essai clinique chez l'homme (enfants).
Procédures
Les aminaux seront soumis à des injections de tamoxifène (nombre: 4, durée 1 minute) et à des gavages 5 jours sur 7 pendant 4 semaines, durée 1 minute. L'activité bioluminescente sur les animaux sera évaluée par imagerie, 10 fois, durée 10 minutes, sous anesthésie générale.
Impact sur les animaux
Les souris recevront des traitements par injection, ceci peut entraîner un inconfort ou une douleur transitoire, ou par gavage, ceci peut éventuellement entraîner une irritation de l'oesophage. Les souris auront aussi des séances d'imagerie sous anesthésie générale qui n'ont pas de conséquence a postériori. Les souris vont présenter un phénotype d'histiocytose langerhansienne. Cette maladie bien que moyennement aggressive va entrainer un inconfort et de potentielles contraintes pour les animaux.
Devenir
L'ensemble des animaux seront euthanasiés à la fin de la procédure pour analyses post-mortem sur tissus .
Remplacement
Il n'existe pas de lignées cellulaires d'histiocytose langerhansienne. De plus, les cellules de l'histiocytose langerhansienne ont comme caractérique principale l'absence de prolifération. Ainsi au sein des tissus endommagés, elles sont très peu nombreuses. Il n'est donc pas possible de les cultiver ex vivo, ce d'autant qu'elles ne prolifèrent pas in vitro (tout comme in vivo). Cette maladie touche essentiellement les enfants. La chirurgie n'est pas une stratégie de traitement proposé dans l'histiocytose, il est donc impossible de travailler sur des prélèvements humains. Néanmoins, dés que possible nous utiliserons au maximum le sprélèvements humains (sang, moelle et tissus) afin de caractériser plus précisement cette maladie et afin de ne pas faire appel aux modèles in vivo. Néanmoins, le modèle animal qui nous décrivons est à l'heure actuel le seul modèle permettant d'évaluer l'efficacité de nouveaux traitements et premettant de comprendre la physiopathologie de cette maladie.
Réduction
Le nombre de souris sera limité au minimum nécessaire. Comme le phenotype est parfaitement pénétrant et reproductible, un nombre minimal d'animaux par groupe permettra d'obtenir des résultats statistiquement significatifs. Aucun réplicat ne sera réalisé.
Raffinement
Les animaux feront l'objet d'une surveillance quotidienne avec examen clinique. Des points limites précoces ont été définis et seront strictement appliqués.. La maladie est lentement progressive comme chez l'homme, et son évolution sera surveillée par imagerie de luminescence, permettant un arrêt précoce si nécessaire. Une anesthésie générale par isoflurane sera réalisée lors de l'imagerie. Les animaux seront hébergés en groupe sociaux dans un environnement enrichi.
Choix des espèces
Génétique proche de celle de l’Homme. Modèle de choix en oncologie préclinique, permettant l'utilisation également de souris génétiquement modifiées: modèles de la maladie et détection de certaines acitivités cellulaires (luminiescence, fluorescence). Animaux jeunes, comme la population de patients.
Mécanismes moléculaires contribuant à la stabilité des connections entre les cellules de l’engramme.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
778 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Environ 394 subissent une chirurgie stéréotaxique du cerveau sous anesthésie et 768 un conditionnement de mémoire fondé sur un épisode de stress, pour étudier les connexions cérébrales de la mémorisation. Le porteur qualifie le stress induit de court et affirme que le bien-être des animaux non-humains n'en est pas affecté, sans détailler ce qui l'établit. Il conclut qu'"aucune alternative" ne permet d'étudier la mémoire hors d'une espèce jugée proche de l'humain.
Objectifs
Ce projet a pour but d’étudier les différentes structures cérébrales qui sont impliquées dans la formation de la mémoire et dans son maintien au cours du temps. La notion d’engramme de la mémoire représente ces structures qui sont à la fois activées lors d’un apprentissage et lors de la récupération de l’information. Nous chercherons à déterminer quels sont les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sont responsables de la stabilité des connections entre ces régions de l’engramme de la mémoire.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de définir les mécanismes moléculaires qui sont responsables de la formation et du maintien de la mémoire et ouvrira de nouvelles perspectives quant à la compréhension et au traitement des pathologies mnésiques. Il s’inscrit dans le « Grand Projet de Recherche Memory » qui a pour but d’identifier les bases neuronales de la mémoire.
Procédures
394 souris seront soumises à une procédure de chirurgie stéréotaxique d'une durée de 30 minutes environ sous anesthésie et 768 souris seront soumises à un test comportemental de mémorisation. Le test comportemental dure 5 minutes pour la séance d'apprentissage et 6 minutes pour les tests de rétention.
Impact sur les animaux
Une telle investigation implique l’utilisation d’un modèle comportemental permettant de distinguer et de comparer après un épisode de stress le développement d’une forme de mémoire émotionnelle normale liée à un contexte. Ce modèle de conditionnement implique des effets stressants chez les animaux mais le stress induit est de courte durée et nos expériences antérieures ont montrées que le bien-être animal n'est pas affecté par ce conditionnement.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure pour analyses immunohistochimiques.
Remplacement
L’utilisation de ces animaux se justifie pour plusieurs raisons : 1) Aucune alternative ne permet de se passer de l’utilisation de modèles animaux lorsqu’il s’agit d’étudier les processus de mémorisation. En effet, ce type d’étude repose sur l’analyse du comportement animal et nécessite d’avoir une espèce suffisamment proche de l’espèce humaine pour en extrapoler les résultats. 2) L'organisation du système nerveux central de ces animaux est suffisamment proche de celle de l'homme pour permettre une extrapolation acceptable des résultats obtenus à l'espèce humaine. 3) Le modèle comportemental a été établi chez la souris et l’ensemble des appareils comportementaux que nous utiliserons sont dimensionnés pour cette espèce.
Réduction
Concernant la réduction, l’effectif de 778 souris se justifie par l’utilisation d’un nombre suffisant d’animaux dans chaque condition expérimentale afin que les analyses statistiques envisagées puissent être concluantes. Nous avons en effet déterminé ce nombre suites aux expériences précédentes utilisant les mêmes tests comportementaux.
Raffinement
Concernant le raffinement, les souris seront hébergées dans une animalerie agréée comportant une régulation de la température, de l’hygrométrie et du cycle jour/nuit, en cage collective, sauf dans la semaine qui précède l'étude comportementale où elles seront placées en cage individuelle . Dans toutes les cages l'environnement sera enrichi ( bio-tunel et carrés de cellulose) . Elles recevront de l’eau et de la nourriture à volonté, elles seront changées régulièrement et elles seront observées tous les jours de la semaine et pesées 1 fois par semaine par un personnel qualifié . Dans la cas du suivi post-opératoire, les souris seront pesées au cours des trois jours qui suivent la chirurgie. Au cours de ces observations, si un animal présente des blessures, il sera immédiatement soigné et surveillé deux fois par jour. Si un animal présente un comportement anormal traduisant un état de malêtre (perte de poids, poils hérissés, prostration…), il sera immédiatement isolé et surveillé. Si l’animal ne montre pas d’amélioration significative, il sera euthanasié dans les 48h.
Choix des espèces
La souris adulte (8 à 15 semaines): -est un mammifère présentant une proximité phylogénétique avec l’espèce humaine et certains de ses comportements peuvent être rapprochés de ceux de l’espèce humaine. L’essentiel des données de l’équipe concernant la mémoire émotionnelle ont été obtenues chez la souris adulte: pour une comparaison des résultats, l’étude des réseaux impliqués dans la formation de le maintien d'une mémoire implique l’utilisation de cette espèce. -permet d'accéder au niveau cellulaire grâce à des procédures histologiques simples et d'immunohistochimie Tous les animaux utilisés seront âgés de 8 à 15 semaines, ce qui correspond au stade jeune adulte chez la souris. Etant donné que les études comportementales et pharmacologiques réalisées précédemment dans l'équipe ont été réalisées chez des souris jeunes adultes, dans un souci de cohérence, ce stade de développement a été sélectionné .
Régulateurs de l’expression génique chez la souris : implications pour la maturation corticale.
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
415 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Elles reçoivent des injections intrapéritonéales de composés antidépresseurs et passent des tests comportementaux d'exploration, d'enfouissement et d'interaction sociale, 112 d'entre elles subissant au préalable deux semaines d'isolement social, pour étudier des gènes de la maturation du cortex pendant l'enfance. Le porteur qualifie l'isolement de stress léger et les injections de douleur légère. Il affirme que ce questionnement sur l'adaptation du système nerveux à son environnement est "impossible" à modéliser hors de l'animal.
Objectifs
L’expression cérébrale de gènes-clefs participe à contrôler le comportement et la cognition des animaux adultes. Ce projet vise à identifier et décrire le rôle de certain de ces gènes chez la souris et la manière dont leur expression influe sur le comportement et la cognition des individus. Un autre objectif du projet est de comprendre le comportement des animaux adultes, qui est parfois le reflet de leur expérience de vie. Nous viserons aussi à mieux décrire les facteurs qui pourraient réguler l’effet de ces gènes, en recherchant des conditions environnementales ou pharmacologiques qui peuvent modifier leur expression. Nous intégrerons cette triple dimension génétique/environnement/pharmacologie et leur influence sur le comportement des animaux, en nous focalisant sur la période de l’enfance/adolescence, qui est une période clef de la maturation du cerveau.
Bénéfices attendus
Les connaissances nouvelles que nous produirons, outre des avancées dans la compréhension du fonctionnement cérébral et de l’adaptation du système nerveux à l’environnement, pourraient permettre d’identifier des traitements susceptibles de moduler la maturation du cerveau pendant l’enfance. Il s’agit d’un domaine très dynamique car, appliqués à l’homme, ces traitements pourraient en théorie permettre de favoriser la plasticité cérébrale après un accident par exemple. Ils pourraient également permettre d’améliorer les symptômes de maladies neuropsychiatriques liées à la maturation cérébrale pendant l’enfance, comme la schizophrénie ou l’autisme.
Procédures
Au cours du projet, 147 souris recevront une injection intrapéritonéale sur animal vigile, 21 en recevront 2 et 7 en recevront 3 (1 par jour pendant 3 jours). 240 souris seront incluses dans des tests comportementaux simples, ne nécessitant pas d’apprentissage et basés sur des comportements naturels, s’étalant sur 3 jours. Parmi celles-ci, 112 souris auront subi au préalable un isolement social de 2 semaines avant d’être réhébergées en groupe.
Impact sur les animaux
Au cours du projet, certaines des souris recevront un traitement pharmacologique avec des composés ayant majoritairement un effet antidépresseur, qui ne devraient pas causer de nuisance. Parmi elles, certaines recevront ce traitement dans l’eau de boisson, tandis que d’autres auront des injections intrapéritonéales causant une douleur légère. Une partie des souris participera à des tests comportementaux basés sur des comportements naturels (exploration, enfouissement et interactions sociales). Ce sont des tests rapides et ne nécessitant pas d’apprentissage, ils sont donc peu stressants. Parmi elles, certaines subiront un isolement social pendant deux semaines causant un stress léger.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés pour permettre l’analyse de l’expression génique dans leur cortex cérébral par des techniques de biologie moléculaire (qPCR) ou d’histologie. Pour les procédures impliquant des tests comportementaux, cette analyse sera effectuée a posteriori et permettra ainsi de corréler les différences comportementales observées lors des tests avec la variation de l’expression génique.
Remplacement
Le fonctionnement cérébral, qui implique le dialogue entre de nombreux types cellulaires en réseau d’une région à l’autre n’est que superficiellement possible à reproduire in vitro. Qui plus est, ce projet recherche les mécanismes de l’adaptation du système nerveux avec son environnement à un moment clef de sa maturation, ce qui est impossible à modéliser dans l’état actuel des techniques, rendant nécessaire de réaliser ces expériences chez l’animal.
Réduction
L’approche pharmacologique proposée dans ce projet permet d’éviter de générer un grand nombre de souris transgéniques qui seraient dans ce cas nécessaires pour tester les différentes hypothèses. De plus, l’utilisation d’une lignée de souris au génome connu et identique permet de réduire la variabilité de réponse inter-individuelle et donc de réduire le nombre d’animaux nécessaires par groupe pour atteindre des différences significatives. Nous pourrons ainsi faire des groupes homogènes de 7 à 8 animaux. Le projet se découpe en trois parties : la première comportera 175 souris qui permettront de tester 25 conditions expérimentales différentes, la deuxième 112 souris, correspondant à 14 conditions expérimentales différentes et la dernière 128 souris, correspondant à 8 conditions expérimentales différentes. Ce nombre total correspond à un projet prévu pour durer cinq ans.
Raffinement
Les conditions d’hébergement de nos animaux sont prévues pour minimiser le stress pendant la croissance et la période expérimentale : hébergement par fratries de même sexe, présence d'ouate et d’igloos dans les cages pour faciliter la construction de nids. Les animaux en provenance de fournisseurs seront gardés dans les mêmes conditions et disposeront d’une période d’acclimatation de 1 mois au minimum avant d’être inclus dans les procédures. Tout au long de la partie expérimentale du projet, le bien-être des animaux sera évalué selon une grille de scoring multicritères dont les critères seront adaptés à chaque procédure. Ces mesures permettront de détecter précocement l’apparition d’éventuels effets indésirables (posture, alimentation, masse, état du pelage, déplacements) traduisant un effet néfaste. Dans ce cas, l’expérience serait interrompue et le protocole révisé.
Choix des espèces
Ce projet propose d'étudier le rôle de l’expression génique et de traitements pharmacologiques les contrôlant sur la maturation et la fonction du cortex cérébral. -Cette étude implique de travailler avec une espèce de mammifères, les seules qui ont un cortex cérébral. -Cette approche génétique nécessite de travailler sur des animaux chez lesquels les outils génétiques sont disponibles et fiables. Notre équipe travaille de longue date sur l'étude des rôles de ces gènes dans différentes fonctions. Nous avons développé des outils d’analyse génétique et histologique efficaces. -Notre projet repose en partie sur des analyses comportementales et cognitives qui nécessitent une espèce avec des tests validés. Seule la souris remplit l’ensemble de ces critères. En particulier, les tests que nous proposons sont validés par de nombreuses publications. Pour les expériences de pharmacologie, les souris auront entre 2 et 4 mois, correspondant à un âge « jeune adulte ». Pour les expériences visant à décrire la maturation du cerveau, les procédures qui testeront l’influence de l’expression génique, des conditions d’élevage et de traitements pharmacologiques se dérouleront donc à partir de 3 semaines après la naissance, ce qui correspond à la fenêtre de maturation du cortex cérébral concerné.
Étude des mécanismes moléculaires à l’origine des effets du stress psychologique sur le vieillissement des cellules souches hématopoïétiques murine
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
- Système immunitaire
1 782 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles sont immobilisées dans un dispositif de contention, une fois dix heures d'affilée sans pouvoir bouger, manger ni boire, ou deux heures par jour pendant sept jours, puis irradiées et greffées, pour étudier l'effet du stress psychologique sur le vieillissement des cellules souches du sang. Le porteur indique que la transplantation peut entraîner un rejet de greffe, une prostration et des infections. Il décrit la contention comme un stress sans douleur et affirme que le maintien de ces cellules in vitro n'est "pas possible".
Objectifs
Le vieillissement de la population, en particulier au sein de la population occidentale, est aujourd’hui l’un des principaux problèmes socio-économiques. Le vieillissement du système sanguin et en partie de la population de ses cellules appelée cellules souches hématopoïétiques (CSH) entraîne un dysfonctionnement de la formation de sang. Ceci accroit le risque de développer diverses maladies malignes du sang telles que la myélodysplasie, un ensemble de maladies caractérisées par une production insuffisante de cellules sanguines matures saines par la moelle osseuse, la leucémie ou encore le lymphome. Au sein de notre laboratoire, nous supposons que le vieillissement "sain" ou "normal" est une succession de moments de stress. Notre hypothèse ici est donc de vérifier si des signaux de stress psychologiques (anxiété, dépression, etc.) provoquent des changements dans les cellules constituant ainsi une signature du vieillissement prématuré des CSH. Pour répondre à cette hypothèse nous 1) vérifierons si les cellules sont capables de se souvenir d’un stress subi et donc de répondre plus rapidement ou plus fortement à un second stress ; nous 2) évaluerons si cette mémoire contribue au vieillissement ; et finalement nous 3) déterminerons si le vieillissement à un impact sur la réponse au stress en laissant des marques permanentes et potentiellement héréditaires.
Bénéfices attendus
L'augmentation continue du pourcentage de la population âgée est l'une des principales préoccupations socioéconomiques du monde occidental. De plus, les humains souffrent d'une accumulation de stress au cours de leur vie conduisant à diverses maladies telles que les maladies cardiovasculaires, le diabète, la dépression, etc. Ce projet vise à répondre à une partie de cette préoccupation, à savoir comment le stress psychologique affecte la prolifération et la différenciation des cellules sanguines, et s'il laisse une marque permanente dans ces cellules simulant ainsi un vieillissement prématuré.
Procédures
- Stress de contention aigue : 1 fois, 10 heures - Stress de contention chronique : 1 fois 2 heures par jour pendant 7 jours. - 2 Irradiations à 4 et 6 heures d‘intervalle pour une durée de 5 minutes. - 1 injection intra-veineuse de cellules (15 secondes) - 3 prélèvements sanguin à 4, 8 et 12 semaines après l’injection cellulaire (15 secondes)
Impact sur les animaux
Le test d'immobilisation vise à bloquer l'activité physique des souris et à les laisser dans un état de stress psychologique. Le dispositif de contention supprime les mouvements physiques des membres sans causer de douleur ou de blessure. La taille du dispositif sera choisie en fonction de la taille des souris, avec des trous de ventilation adéquats pour s'assurer que les souris peuvent respirer normalement. Les souris ne peuvent ni bouger, ni manger, ni boire pendant la période d’immobilisation (soit une fois 10 heures pour le stress aigu de contention et 2 heures par jour pendant 7 jours pour le stress chronique de contention). Les injections en intra-veineux peuvent induire des rougeurs et des gonflements. La diminution du système immunitaire des souris receveuses de transplantation peut entrainer des infections par une diminution de l’efficacité du système immunitaire. La transplantation peut induire un rejet de greffe qui se traduit par une absence de système immunitaire (donc des infections), une prostration des animaux et une grande fatigue.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à l’issue de chaque procédure afin d’isoler et d’étudier les cellules souches hématopoïetiques.
Remplacement
Pour l’étude du système hématopoïétique et en particulier des cellules souches hématopoïétiques le recours à un système in vivo est nécessaire car la présence de la niche et ses interactions avec les cellules sont essentielles à leur bon fonctionnement. A ce jour le maintien des cellules souches hématopoïétiques in vitro n’est pas possible. Seules certaines expériences peuvent être réalisées in vitro, comme les tests d'unités de formation de colonies, et elles seront utilisées. Cependant, ces tests, bien que réalisés in vitro sont fait à partir de cellules prélevées des souris des différentes procédures. Ils ne peuvent donc pas être réalisé sans expérimentation in vivo en amont.
Réduction
Afin de réduire le nombre d'animaux utilisés, chaque groupe contiendra le nombre minimum nécessaire déterminé par tests statistiques pour récupérer la quantité de matériel nécessaire à l'expérience et pour obtenir des résultats statistiquement pertinents. Nous effectuerons 2 répétitions pour vérifier si la variation entre conditions est importante. Si les deux premières expériences donnent le même résultat, la troisième expérience sera annulée pour réduire le nombre d'animaux utilisés.
Raffinement
Afin de suivre le bien-être animal au cours de notre procédure expérimentale et de remédier au plus vite à la survenue de douleur et/ou souffrance induite, nous avons établi une grille d'observation Cette grille d’observation définit les points limites les plus précoces et précis auxquels des actions seront prises afin de palier à la souffrance et/ou douleur de l’animal. Cette grille d’observation indique également les mesures que nous prendrons à l'apparition des premiers signes de douleur. Afin de prévenir les infections bactériennes, les souris transplantées recevront un traitement antibiotique dans l'eau de boisson. Elles seront contrôlées et leur santé évaluée pendant 5 jours après la transplantation, ainsi que les jours ouvrables la deuxième semaine. Au cours des semaines suivantes, elles seront évaluées deux fois par semaine. En cas de fatigue légère ou de difficulté de déplacement léger de la nourriture hydratée sera mise à disposition dans la cage.
Choix des espèces
La souris est le système idéal pour étudier la formation du sang car le système sanguin est hautement conservé entre les souris et les humains. Le vieillissement du système sanguin est bien défini et l'approximation des âges pertinents entre les humains et les souris est connue. Des études antérieures ont indiqué que le stress psychologique modifie des signaux et gènes des souris. Nous avons émis l'hypothèse que le stress de contention peut laisser une empreinte dans les cellules de la souris, illustrant une partie des effets du stress psychologique sur les cellules sanguines humaines. De plus, l’isolement des cellules sanguines murines est bien définie. Les procédures telles que la transplantation sont également faciles à réaliser chez la souris car les protocoles sont en place. Les animaux utilisés seront divisés en trois groupes : très jeunes (4-8 semaines), jeunes (4-6 mois) et d'âge moyen (10-14 mois). Ces âges simulent les humains très jeunes (0-10 ans), jeunes (20-30 ans) et d'âge moyen (40-45 ans). Les souris receveuses de la transplantation seront toutes âgées de 3 mois (âge idéal pour une transplantation optimisée)