Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 23/01/2026
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-029012)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Contexte : La barrière hémato-encéphalique (BHE) agit comme un filtre protecteur entre le sang et le cerveau. Elle empêche 98% des petites molécules thérapeutiques d’atteindre le système nerveux central (SNC), limitant ainsi l’efficacité des traitements. Le glioblastome, cancer cérébral le plus fréquent avec 3500 nouveaux cas annuels, demeure incurable malgré les thérapies actuelles, en raison notamment de l’imperméabilité de la BHE. Ce projet explore une stratégie de thérapie génique utilisant le principe de sonoporation : il s’agit d’ouvrir temporairement la BHE grâce à des ultrasons focalisés (FUS) associés à des microbulles de gaz (MBs) afin de faire pénétrer des acides nucléiques (ANs) directement dans la tumeur. Objectifs de l’étude : 1) Vérifier que l’utilisation des MBs combinée aux FUS est sûre, reproductible et efficace pour permettre aux vecteurs thérapeutiques de franchir la barrière et d’atteindre la tumeur. 2) Analyser la biodistribution des vecteurs et des MBs après la sonoporation. 3) Suivre l’expression du vecteur dans la tumeur au fil du temps et évaluer son potentiel thérapeutique en déterminant les effets biologiques et cellulaires du traitement sur la tumeur.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le bénéfice principal de ce projet sera la mise en place d’une preuve de concept d’un protocole de thérapie génique contre le cancer du système nerveux central (SNC). Il permettra d’étudier et de valider, dans un contexte physiopathologique pertinent, l’efficacité de la délivrance d’acides nucléiques dans la tumeur, de manière sûre, reproductible et efficace. L’expression du transgène dans la tumeur offre plusieurs avantages : -La charge thérapeutique est délivrée au plus près des cellules cibles, limitant l’exposition des tissus sains et les effets indésirables systémiques. -Elle constitue un marqueur direct d’efficacité, validant la capacité de la technologie à cibler, pénétrer et transfecter spécifiquement la tumeur. -Elle permet d’étudier in situ les effets moléculaires et cellulaires de la thérapie génique, y compris les interactions avec la vascularisation et le système immunitaire local. Ce projet s’appuie sur l’expérience acquise lors de deux projets précédents. Ces travaux ont permis d’identifier des paramètres acoustiques sûrs et efficaces pour perméabiliser la BHE et délivrer des acides nucléiques efficacement dans le SNC. Ils ont permis de maitriser les procédures ultrasonores, la manipulation des microbulles et des vecteurs, ainsi que la mise en place de technique d’imagerie in vivo (fluorescence, bioluminescence, échographie de contraste). Ces acquis garantissent que le protocole proposé pour les modèles tumoraux repose sur des bases solides. Sur le plan scientifique, les avancées attendues comprennent le criblage in vivo de molécules efficaces, l’étude de leur mécanisme d’action et l’évaluation des meilleurs candidats pour une éventuelle utilisation en clinique. Enfin, le projet vise à apporter une nouvelle approche thérapeutique spécifique et efficace pour lutter de façon durable contre le glioblastome.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Au cours de ce projet, les animaux ne subiront aucun prélèvement. Certains animaux subiront une injection intracrânienne de cellules tumorales. Cette phase de chirurgie comprend l’anesthésie, l’ouverture du crâne de la souris, l’injection des cellules tumorales ainsi que la fermeture et pose de points de suture, nécessitant une durée d’une heure maximum. Les autres interventions comprennent les poses de cathéters pour l’injection des agents de contrastes pour le suivi tumoral par échographie et l’injection d’un mélange microbulles de gaz/acides nucléiques dans le cadre d’une procédure de sonoporation. La sonoporation est une technique non invasive utilisant des ultrasons pour augmenter temporairement la perméabilité des membranes cellulaires et faciliter l’entrée de molécules thérapeutiques dans les cellules. Lors de ces injections, les animaux seront sous anesthésie générale pour une durée comprise entre 30 min et 1 heure. Enfin, certains animaux sont soumis à une chirurgie terminale réalisée sous anesthésie générale.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les nuisances attendues dans ce projet sont principalement liées aux interventions chirurgicales, aux injections, à la pose de cathéters et à l’anesthésie générale. L’implantation de cellules tumorales entraîne le développement progressif d’une tumeur, susceptible d’affecter le bien-être des animaux. Les interventions chirurgicales peuvent occasionnellement entraîner des effets indésirables modérés, tels qu’un retard de cicatrisation ou un risque infectieux. Les procédures impliquant l’utilisation d’ultrasons ne sont pas censées provoquer de nuisances dans les conditions expérimentales prévues. De manière exceptionnelle, en cas de paramètres non optimaux, des atteintes tissulaires pourraient survenir et se traduire par des troubles fonctionnels transitoires ou plus sévères. Ces situations restent rares et ont été très peu observées lors de projets antérieurs. Enfin, les manipulations et la contention des animaux, bien que de courte durée, peuvent générer un stress ou une anxiété temporaire, susceptibles d’altérer transitoirement leur bien-être.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux seront mis à mort à l’issue de chaque procédure afin de prélever les cerveaux et autres organes pour des analyses approfondies. Ces analyses permettront notamment d’étudier l’état des tissus, d’évaluer la toxicité de la procédure et d’analyser l’expression de gènes d’intérêt impliqués dans les mécanismes biologiques étudiés.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Le modèle animal est essentiel pour étudier l’impact de nos protocoles de thérapie génique sur l’organisme entier. Plusieurs niveaux de complexité sont nécessaires, impliquant des interactions entre différents types cellulaires, organes et vascularisation, éléments qui ne peuvent être développés in vitro ou in silico. Dans le cas du glioblastome, la forte hétérogénéité de la structure et de la perméabilité de la barrière tumorale hémato- encéphalique (BTHE) rend quasiment impossible l’utilisation d’un modèle 3D in vitro. Bien que des études in vitro aient permis de démontrer certains mécanismes de perméabilisation cellulaire et d’expression génique (modulation de la perméabilité endothéliale sous ultrasons, étude de transfection dans des cultures cellulaires), ces modèles ne reproduisent pas la complexité de la tumeur notamment la vascularisation dynamique et les interactions cellulaires entre cellules tumorales et l’endothélium, mais également l’absence de système immunitaire et du microenvironnement tumoral. De plus, l’utilisation d’ultrasons focalisés couplés à des microbulles implique des phénomènes physiques complexes tels que la cavitation, la modulation transitoire de la perméabilité vasculaire et la pénétration dans le tissu tumoral, qui ne peuvent être reproduits de manière pertinente qu’en modèle in vivo. Enfin, le but ultime de cette recherche est de développer une stratégie thérapeutique transposable en clinique chez l’homme pour le traitement du glioblastome, l’étape préclinique est donc indispensable car elle fait partie d’un processus réglementaire.
2. Réduction
Afin de limiter au maximum l’utilisation d’animaux, des études préalables ont été réalisées en laboratoire, sans recours à l’animal, pour vérifier le bon fonctionnement et l’innocuité de la technologie développée. Seules les conditions ayant montré des résultats satisfaisants lors de ces études préliminaires ont été retenues pour la suite du projet. Des travaux antérieurs menés chez la souris ont également permis de valider le principe général de la méthode utilisée. Toutefois, la présence d’une tumeur peut modifier la réponse au traitement, ce qui rend nécessaire l’ajustement de certains paramètres dans le cadre de ce projet. L’expérience acquise lors de ces études précédentes permet néanmoins de réduire fortement le nombre de conditions à tester et, par conséquent, le nombre d’animaux utilisés. Le protocole expérimental a été conçu de manière à comparer, lorsque cela est possible, des zones traitées et non traitées chez un même animal. Cette approche permet de réduire le nombre total d’animaux tout en garantissant des comparaisons fiables. Enfin, le nombre d’animaux a été estimé de façon rigoureuse afin d’obtenir des résultats scientifiquement exploitables tout en utilisant le strict minimum nécessaire. Seules les expériences indispensables et justifiées seront réalisées.
3. Raffinement
Toutes les interventions chirurgicales seront réalisées sous anesthésie générale, associée à une prise en charge adaptée de la douleur afin de la réduire au maximum. Une analgésie sera administrée avant l’intervention et maintenue après la chirurgie afin d’assurer l’absence de douleur pendant et immédiatement après la procédure. Pendant la phase expérimentale, l’administration prolongée de traitements contre la douleur sera limitée lorsque cela est nécessaire pour garantir la validité scientifique des résultats, tout en veillant à préserver le bien-être des animaux. Les animaux feront l’objet d’une surveillance quotidienne attentive, et des critères cliniques prédéfinis permettront de décider d’une mise à mort anticipée si l’état de l’animal l’exige. Une partie des évaluations sera réalisée à l’aide de techniques non invasives, permettant de limiter les manipulations et le stress. Ces examens seront effectués sous anesthésie de courte durée. Enfin, après toute manipulation ou intervention, des mesures de confort et de bien-être seront mises en place, notamment par l’enrichissement du milieu de vie et l’utilisation de renforcements positifs.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
L’utilisation de la souris est indispensable pour étudier in vivo la perméabilisation dynamique de la barrière hémato-encéphalique (BHE) et de la barrière hémato-tumorale (BHTE), notamment avec les ultrasons focalisés couplés à des microbulles. La souris offre un compromis optimal entre complexité physiologique, accessibilité expérimentale et disponibilité d’outils (lignées tumorales, ressources génétiques et immunologiques, protocoles chirurgicaux). Les modèles in vitro, bien que précieux en amont et déjà employés pour caractériser les microbulles, ne reproduisent pas fidèlement les interactions complexes entre BHE/BHTE, système vasculaire, inflammation et microenvironnement tumoral, ni les contraintes mécaniques et réponses immunitaires de l’organisme entier. Nous utilisons une lignée tumorale murine, avec ou sans marqueur fluorescent, greffée sur des souris ayant un système immunitaire efficace, assurant un modèle pertinent et proche des conditions cliniques humaines. L’emploi de la souris, modèle robuste et largement validé en oncologie préclinique, est donc indispensable avant toute extrapolation clinique. Nous utiliserons les souris au stade adulte (à partir de 8 semaines environ) où le comportement est supposé être stabilisé. Les animaux seront donc adultes au moment de l’injection des cellules tumorales, à un stade où le pouvoir prolifératif reste important sans pour autant avoir à toucher au développement normal de l’animal . De plus, les glioblastomes de grade IV touchent majoritairement les adultes chez l’Homme, d’où le choix de travailler sur des souris adultes.