Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 02/11/2022
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-397433)
2 930 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles sont infectées par le virus de la grippe en intra-nasal et reçoivent des anticorps inhalés, une vingtaine subissant en plus une parabiose, chirurgie qui relie deux animaux, avant prélèvement des poumons et des organes lymphoïdes. Le porteur indique que la grippe provoque perte de poids et prostration et qu’aucun anti-douleur ne peut être administré car il fausserait l’évaluation des traitements. Il affirme qu’aucun système in vitro ne reproduit les infections respiratoires et que le modèle murin est nécessaire avant les essais chez l’humain.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les infections respiratoires provoquent le décès de plus de 3 millions de personnes chaque année dans le monde. Les pneumonies virales sont particulièrement problématiques du fait de l’augmentation importante des phénomènes de résistances aux chimiothérapies anti-microbiennes, la dérive antigénique des et/ou l’émergence de nouveaux virus. Aujourd’hui, les anticorps (Ac) sont administrés exclusivement par voie intraveineuse (i.v). Or, cette voie n’est pas appropriée pour le traitement des maladies pulmonaires. En effet, les Ac ne diffusent pas jusqu’au au territoire pulmonaire. Depuis plusieurs années, des données précliniques soutiennent l’intérêt de l’inhalation pour améliorer l’efficacité des Ac. Cette voie d’administration est d’ores-et-déjà une référence pour l’utilisation de bronchodilatateurs ou de corticoïdes chez les patients atteints d’asthme ou de bronchopneumopathies obstructives. L’inhalation permet d’administrer d’Ac directement dans le poumon, sous la forme d’un aérosol. Lors d’infections respiratoires, ceci permettrait une plus grande rapidité d’action des Ac, une forte concentration à proximité de l’agent pathogène, tout en limitant le passage systémique et les potentiels effets secondaires des Ac. Nous avons démontré que le processus d’aérosolisation permettait d’administrer des Ac ayant conservé leurs propriétés physiques et immunologiques, grâce à l’utilisation de dispositifs médicaux adéquats et au développement de formulations spécifiques. Nous avons également démontré qu’un Ac dirigé contre une bactérie responsable de pneumonies, administré par inhalation, atteignait les poumons en plus grande quantité comparativement à une administration par voie i.v. Ceci était associé à une meilleure efficacité. Des études préliminaires ont montré qu’une administration pulmonaire unique d’un Ac anti- bactérien ou anti-grippe avec certains agents immunomodulateurs permet de protéger les individus face à une seconde infection. Ce projet vise donc à décrire et comprendre les réponses immunitaires anti-infectieuses à long terme induites par des Ac administrés par voie pulmonaire en combinaison avec des agents immunomodulateurs dans un modèle pertinent d’infection grippale afin de favoriser leur transfert vers la clinique.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet, basé sur des données préliminaires solides, vise à développer des stratégies thérapeutiques innovantes basées sur des combinaisons d’anticorps et d’immunomodulateurs inhalés pour induire une réponse à long terme contre des pathogènes respiratoires. Cette approche Ac/immunomodulateurs offrirait une alternative thérapeutique aux antibiotiques/antiviraux, contre des pathogènes résistants, avec un effet durable permettant de prévenir les infections secondaires. Cette demande s’inscrit dans plusieurs programmes, dont un programme de collaboration européen, un laboratoire d’Excellence et un projet de co-maturation Ces stratégies thérapeutiques innovantes visent à traiter à la fois des infections respiratoires d’origine virale avec un tropisme nasal, et associée à des pneumonies. En clinique, ces infections sont rencontrées dans des contextes aigües (infections communautaires, nosocomiales) mais également récurrentes (infections saisonnières) et représentent un lourd tribut en termes de morbi/mortalité, perte de productivité et coût pour le système de santé. L’inhalation d’Ac en combinaison avec des immunomodulateurs, pourrait offrir les avantages d’une nouvelle option thérapeutique face à l’antibiorésistance et d’un effet à long terme pour prévenir de nouvelles infections (chez un même individu) par ce pathogène, qui est rencontré à la fois lors d’infections respiratoires aigües mais aussi chroniques. Plus largement, l’inhalation d’anticorps en combinaison avec des immunomodulateurs pourraient être exploitée dans d’autres pathologies infectieuses respiratoires (infections à d’autres virus comme le virus respiratoire syncytial ou le SARS-CoV-2). Les effets à court terme et à long terme des Ac sont déjà documentés et utilisés pour le traitement de diverses pathologies. Il s’agit ici d’utiliser une voie optimale pour l’administration des Ac à visée respiratoire (voie inhalée) et de potentialiser leurs effets en combinant les Ac avec des immunomodulateurs pour en faire des médicaments plus efficaces contre la réapparition d’infections secondaires. La voie inhalée propose une administration non-invasive directement dans le territoire malade (nez ou poumon) pour une action rapide dans le tissu malade.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
_Infection et ré-infection par voie intranasale : sous anesthésie générale, 2930 animaux, 1 fois, durée: 30 secondes _Administration des agents immunomodulateurs par voie intranasale/oro-trachéale : sous anesthésie générale, 2930 animaux, 1 fois, durée: 30/90 secondes _Administration des agents immunomodulateurs par voie intraveineuse : animal vigile, 195 animaux, 1 fois, durée: 30 secondes _Prélèvement de sang : sous anesthésie générale, 2930 animaux, 1 fois/semaine, durée: 30 secondes _Parabiose : sous anesthésie générale, 20 animaux, 1 fois, durée: 1 heure
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Des données préliminaires obtenues au laboratoire vont nous permettre de limiter le nombre de doses à tester pour les anticorps/agents immunomodulateurs, à celles ne présentant aucune toxicité pour l’animal. Les infections respiratoires sont indolores puisque le poumon n’est pas un organe nociceptif (ne transmet pas de signal de douleur). Cependant, ces infections peuvent générer une inflammation et une gêne respiratoire qui peuvent être douloureuses selon leurs intensités. Aucun traitement antidouleur ou anti-inflammatoire ne peut malheureusement être envisagé pendant l’évolution de la maladie car ceci entrainerait un facteur confondant avec l’évaluation de l’efficacité des stratégies thérapeutiques. Les effets indésirables associés au modèle d’infection grippale chez la souris démarrent entre J2 et J5 post-infection, selon la dose infectieuse et le traitement, avec une pic entre J7 et J9. Ils se caractérisent notamment par une perte de poids provoquée par une altération sévère des comportements physiologiques (prostration, refus de se nourrir ou de boire, poil hirsute…). L’amélioration progressive des symptômes culmine entre J10-12 post-infection avec un retour au poids initial. Le prélèvement de sang par ponction du sinus submandibullaire sur animal vigil engendre du stress pendant la durée de la contention et peut également provoquer un hématome sur la zone de piqure. Concernant le modèle de parabiose, les effets indésirables connus sont une perte de poids, une augmentation du stress (associé à une production de corticostérone), une altération des capacités d’exploration/nidation et une diminution des capacités motrices qui dure entre 0 et 7 après la chirurgie et sont totalement rétablis après 4 semaines.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
L’objectif de ce projet est d’améliorer nos connaissances dans les réponses immunitaires associées aux anticorps thérapeutiques/immunomodulateurs anti-infectieux inhalés. Ceci, afin d’améliorer leur transposabilité vers une utilisation clinique. Ainsi, à l’issue de chaque procédure, les animaux seront euthanasiés et des prélèvements (lavages nasaux, broncho-alvéolaires / prélèvements des poumons, rate, ganglions drainant) seront réalisés afin d’analyser les dynamiques des populations immunitaires.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Jusqu’à présent, aucun système in vitro ne permet de reproduire les caractéristiques/processus associés aux infections respiratoires et le modèle murin constitue un modèle expérimental pertinent et nécessaire pour envisager des essais cliniques chez l’Homme. Les modèles murins d’infection à influenza sont très bien décrits dans la littérature et permettent de mimer les phénomènes observés chez l’Homme. Les outils transgéniques, permettant une meilleure compréhension des mécanismes immunitaires mis en jeu dans la protection à long terme induit par les Ac/immunomodulateurs, sont disponibles chez la souris.
2. Réduction
Au total, 2930 animaux seront utilisés pendant 5 ans. Ce nombre d’animaux a été optimisé en réalisant un maximum d’analyses sur chaque animal (cellules immunitaires, cytokines, expression des gènes, histologie, évaluation de la charge du pathogène, …). Les modèles murins d’infection à influenza sont maitrisés par l’équipe et le porteur de ce projet, ce qui permet de limiter les étapes de mises au point. De plus, les expériences sont réalisées avec des témoins choisis de sorte à limiter la répétition d’expériences inutiles. La souris est le modèle le plus adapté pour ces études précliniques car nous pouvons étudier la mécanistique de l’effet à long terme induit par les Ac/immunomodulateurs délivrés par voie pulmonaire sur les cibles immunitaires mises en jeu dans l’effet recherché. Nous comparerons des lots d’animaux infectés/non infectés et des lots d’animaux traités (Ac/immunomodulateurs)/non traités. Pour chaque cas, différentes doses d’agent infectieux ou de molécules thérapeutiques seront testés afin d’améliorer la transposabilité de nos résultats à la clinique.
3. Raffinement
Les animaux seront élevés en communauté dans des cages enrichies avec du sopalin et fragments de boîtes d’oeufs. Tout au long du déroulement des expériences, une observation systématique de leur état clinique sera réalisée de façon pluriquotidienne par les animaliers et les expérimentateurs afin de détecter au plus tôt une éventuelle souffrance animale et l’atteinte des points limite. Un soin particulier sera apporté les 7 jours suivants une infection. De la nourriture en gel sera déposée de manière préventive dans les cages afin de faciliter l’accès à l’eau et à la nourriture pour les animaux les plus impactés par l’infection. Afin de limiter une surmortalité associée à la procédure chirurgicale, les animaux sélectionnés seront hébergés par paire et observer quotidiennement pendant au moins deux semaines avant la procédure afin de s’assurer d’une cohabitation harmonieuse. Des traitements analgésiques et antibiotiques seront administrés en post-opératoire. L’usage des éléments d’enrichissement et de la litière sera progressivement rétablit après la chirurgie afin d’éviter toute blessure à l’animal.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
L’utilisation d’animaux dans cette étude est indispensable, car les réponses à long terme font (1) intervenir un certain nombre de cellules immunitaires différentes, (2) sont directement liées au contexte inflammatoire de l’hôte et (3) dépendent de l’organe considéré et donc de la voie d’administration Le choix de deux modèles expérimentaux différents s’explique par leurs caractéristiques immunologiques spécifiques qui à terme pourraient moduler l’effet à long terme des Ac. Le modèle infectieux à Influenza présente une cinétique d’apparition des symptômes lente (6 à 7 jours). L’utilisation de la souris se justifie également d’un point de vue technique avec la disponibilité au sein du laboratoire de l’ensemble des réactifs/kits/consommables spécifiques de cette espèce permettant de caractériser les réponses immunitaires à long terme associée aux Ac. Des animaux âgés de 6-8 semaines seront utilisés. Des individus plus jeunes (âges inférieurs à 6 semaines) sont à proscrire du fait du développement incomplet de leur système immunitaire, ce qui pourrait perturber l’évaluation des traitements. Des individus plus vieux (âges supérieurs à 12 semaines) sont également à proscrire du fait d’un poids souvent élevé incompatible avec certaines procédures. Ce facteur poids rend les animaux plus résistants à l’infection et là encore pourrait gêner la correcte évaluation de l’efficacité de la réponse immunitaire au traitement.