Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 31/05/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-352302)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les nanomatériaux (composés de particules < 100 nm) sont de plus en plus présents dans le secteur de l’agroalimentaire, notamment dans les aliments en tant qu’additifs. L’exposition à ces additifs est souvent chronique (jusqu’à 1-10 mg/kg/jour en Europe) et commence très tôt, via la consommation maternelle suivie d’un passage vers le fœtus (transplacentaire) ou dans le lait. Ce projet fait suite à des résultats qui montrent qu’une exposition à l'additif E551 provoque, une altération de la fonction de barrière intestinale (mesure de perméabilité), une mise en place de désordre métabolique et une modification du microbiote. Nous avons notamment mis en évidence une forte diminution de deux souches bactériennes chez des souris mâles exposés au E551 de la vie in utero jusqu'à l'âge adulte. Il s'agit de deux souches bactériennes probiotiques Akkermansia muciniphila et Bifidobacterium pseudolongum. L'objectif de ce projet sera d'étudier si une supplémentation avec ces deux souches probiotiques sera capable de modifier la mise en place des désordres provoqués par le E551 sur la fonction de barrière, sur le métabolisme et sur la réponse immunitaire. Pour ce projet, des souris femelles seront exposées 61 jours avant la mise bas et durant la lactation au E551 à 10mg/kg. L'additif sera incorporé dans l'aliment. La descendance continuera d’être exposée à l'additif via l'aliment et sera supplémentée ou non par voie orale avec les souches probiotiques seules ou associées pendant 130 jours.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le projet permettra de mettre en évidence le role d’un microbiote modifié dans la mise en place d’altération de la fonction de barrière intestinale, de désordres métaboliques et immunitaires. Ce projet apportera des données utilisables pour l’évaluation des risques pour la santé humaine et animale dans l’utilisation des additifs. Cet impact pourra être pris en compte par les instances règlementaires afin d’émettre des préconisations dans l’exposition humaine aux nanoparticules alimentaires.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Pour la supplémentation en probiotique les animaux recevront le solvant ou le probiotique (seul ou associé) par voie orale d’un geste rapide n’exédant pas 10 secondes à raison de 3 fois par semaine. Dans le cadre des mesures d’intolérance au glucose, de la glycémie, de l’insulinémie et de la perméabilité intestinale, les animaux recevront une administration orale de glucose ou d’un marqueur de perméabilité intestinale (geste rapide d’environ 10 secondes) et des prélèvements sanguins seront également réalisés au niveau de la queue (1 prélèvement pour la mesure de perméabilité, 8 prélèvements pour la glycémie-insulinémie), après application d’une crème anesthésiante locale (10 secondes/prélèvement). Des prélèvements de fécès seront aussi effectués deux fois par semaine tout au long de l’expérience. Les souris seront isolées pendant 5 minutes dans des cages sans sciure pour permettre de récolter les fèces. Enfin, la moitié des animaux seront exposés au maximum 6 h à une toxine bactérienne délivrée par injection unique nécessitant une contention de quelques secondes des animaux.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La mise en oeuvre de nos procédures pourra générer du stress. Après la période d’acclimatation, les animaux seront identifiés par poinçon avec contention qui entrainera inconfort et stress. Par la suite le stress sera attenué par des manipulations hebdomadaires lors du suivi de poids ou d’observations. Les administrations des probiotiques par voies orale pourra générer du stress lié à la contention et à l’introduction de la sonde. Après le gavage, les animaux seront observés pour s’assurer qu’il n’y ait pas de fausse route (vocalise, mobilité réduite), le cas échéant l’animal sera euthanasié. Ensuite la réalisation des mesures d’intolérance au glucose ou de mesure de perméabilité seront génératrices d’inconfort notamment lié à l’administration orale de glucose ou de dextran et aux prélèvements de sang après anesthésie locale. Ensuite, l’injection de LPS qui s’effectue après contention de l’individu, peut engendrer un stress lié à la manipulation de l’animal et à l’injection en elle-même. La toxine peut perturber l’état général des animaux qui seront sous surveillance constante jusqu’à la fin de l’expérimentation.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A l’issue de toutes les procédures, tous les mâles de la descendance ainsi que les femelles reproductrices seront euthanasiés afin de récolter les échantillons tissulaires pour effectuer les analyses permettant de répondre à la question scientifique du projet. Les mâles reproducteurs et les femelles de la descendances seront réutilisés pour des actions de formations à des gestes techniques.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Des expérimentations utilisant des méthodes cellulaires complexes tels que des organoïdes intestinaux de souris ont préalablement été réalisé au laboratoire dans une nécessité de mettre en place une approche alternative à l’expérimentation animale. Ces expérimentations ont permis d’évaluer les effets direct d’additifs alimentaires inorganiques sur l’épithélium intestinal. Par conséquent, cette approche nous permet d’avoir une réponse très ciblée uniquement au niveau tissulaire/cellulaire et non intégrée. Dans notre étude nous souhaitons étudier l’impact d’une exposition à des additifs alimentaires dès la période de périnatalité et ces conséquences sur le microbiote intestinal ainsi que sur la barrière intestinale, le système immunitaire et le métabolisme. Les modèles alternatifs tels que les organoïdes ne peuvent pas reproduire le passage transplacentaire, les échanges maternofœtals ainsi que les interactions le long des axes microbiote-intestin-système immunitaire et intestin-foie. Ce modèle alternatif n’est pas non plus adapté pour étudier la répartition des particules inorganique dans l’organisme entier après le passage de la barrière intestinale.
2. Réduction
Nous avons conçu nos expériences pour à la fois répondre à nos questions scientifiques et respecter la nécessité de réduire le nombre d’animaux dans la recherche scientifique. Nous utiliserons le plus petit nombre possible d’animaux requis pour cibler nos objectifs en fournissant des résultats statistiquement significatifs. Le nombre d’animaux a été déterminé en se basant sur des résultats antérieurs d’études similaires. Chaque groupe expérimental sera donc constitué de 12 souris. Pour les analyses des données récoltées, des tests statistiques adaptés seront réalisés.
3. Raffinement
Durant l’étude les animaux seront en hébergement collectif (5 ou 3 par cage selon le stade de l’expérimentation, 1 femelle par cage avec leurs petits pendant la lactation) avec un enrichissement des cages (dispositifs de nidification en papier absorbant et maisonnette) afin de réduire l’angoisse des animaux. L’angoisse sera également attenuée par des manipulations hebdomadaires lors du suivi de poids ou d’observations. Concernant la gestion de la douleur nous appliquerons un anesthésique local sur la queue avant les prélèvements sanguins. L’identification des animaux par poinçon d’oreille permettra de réaliser un suivi individuel (observations, controles de prise de poids des animaux). Dans le cas où un animal présenterait des signes de souffrance, il sera retiré de l’étude et des soins adaptés pratiqués. Le cas échéant une euthanasie sera pratiquée. L’exposition à la toxine bactérienne peut perturber l’état général des animaux qui seront observés en continu jusqu’à leur euthanasie.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La souris est un modèle reconnu en toxicologie, pour lequel de nombreux outils sont développés afin d’étudier le microbiote, l’intestin et le système immunitaire. Les souris mâles et femelles seront utilisées à l’âge adulte (8 semaines) afin qu’elles soient capables de procréer et les descendants seront utilisés au sevrage jusqu’à l’âge de 5 mois. Cela permettra d’étudier le rôle de nos deux souches probiotiques sur une exposition périnatale suivie d’une exposition post-sevrage sur le développement des fonctions intestinales et métaboliques.