Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 29/11/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-422464)
Tous tués à l’issue, une perfusion transcardiaque ou un prélèvement de cerveau étant incompatibles avec leur survie, 280 rats jeunes et âgés vont être utilisés. 120 sont opérés sous anesthésie et tués avant tout réveil, les 160 autres subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Les premiers reçoivent une huile odorante sur la peau puis des prélèvements de peau du ventre, du dos et des pattes, une partie après un repérage électrophysiologique du cortex de cinq heures. Les seconds reçoivent une application quotidienne d’huile odorante pendant un mois, six jours par semaine, à partir de seize à vingt-quatre mois d’âge. Le porteur affirme que la peau humaine âgée disponible provient d’interventions cancéreuses et ne peut pas être considérée comme saine, d’où la « nécessité » qu’il tire d’utiliser un modèle animal.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Dès 30 ans, la peau vieillit : l’épiderme s’amincit, la jonction derme-épiderme s’aplanit, le nombre de glandes sébacées diminue ainsi que la synthèse de collagène, d’élastine et d’acide hyaluronique. Le nombre de mécanorécepteurs et de fibres sensorielles se réduit et la conduction nerveuse ralentit. Enfin, le traitement par le cerveau des informations tactiles est altéré avec, notamment, des latences de réponse augmentées et une dégradation des zones de traitement des informations cutanées. La diminution de la sensibilité tactile qui découle de toutes ces transformations provoque des déficits d’équilibre et de marche chez les personnes âgées augmentant les risques de chutes. Les effets du vieillissement sont bien documentés sur la peau glabre, mais nettement moins connus sur la peau pileuse qui représente cependant 90% de la surface chez l’homme. Des récepteurs olfactifs (RO) ont été découverts chez l’homme dans d’autres tissus que l’épithélium olfactif, comme la peau. L’activation de la plupart de ces récepteurs par des composés odorants appliqués sur la peau favorise la prolifération et la migration des kératinocytes, accélère la réparation de la peau et améliore la sensibilité tactile. L’activation d’autres RO pourrait au contraire avoir des effets délétères. C’est le cas du récepteur OR10G7 surexprimé chez les patients atteints de dermatite atopique. La présence de certains RO a aussi été observée dans le cerveau, notamment dans le cortex frontal où leur expression serait diminuée chez les patients Parkinson ou schizophrènes, ou au niveau du cortex orbitofrontal chez les patients Alzheimer. Notre étude vise à rechercher et quantifier chez le rat l’expression de différents récepteurs olfactifs dans le cortex somesthésique et dans la peau, dans des territoires cutanés glabres et pileux dont la sensibilité et le rôle fonctionnel sont différents (ventre, dos, pattes antérieures et postérieures). Nous caractériserons également le vieillissement spécifique de ces différents territoires cutanés, et nous intéresserons notamment à la préservation avec l’âge des fibres C tactiles impliquées dans le toucher affectif. Nous rechercherons les effets de l’âge sur l’expression des récepteurs olfactifs dans la peau glabre et pileuse, ainsi que dans le cortex somesthésique. Les effets sur la peau d’une activation de longue durée de ces récepteurs seront également recherchés chez des rats jeunes et âgés.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Plusieurs études ont suggéré que les substances odorantes pourraient avoir des applications thérapeutiques potentielles en dermatologie. Il a été montré que certains récepteurs olfactifs (RO) de la peau sont des médiateurs de la cicatrisation des plaies et de la croissance des cheveux ou d’activités anti-cancéreuses ; Certains sont également associées à diverses maladies de la peau, notamment les troubles de la pigmentation comme le mélanome, ou à de l’inflammation. Ainsi les RO, initialement identifiés comme des protéines membranaires dans les organes olfactifs, joueraient un rôle critique dans la physiologie de la peau, ce qui suggère la possibilité que les RO puissent constituer des cibles moléculaires importantes pour améliorer les maladies et les déficiences de la peau ou la cicatrisation chez les personnes ayant bénéficié de greffes de peau. De plus, la diminution de la sensibilité tactile qui découle du vieillissement de la peau et du traitement cortical des informations tactiles provoque des déficits d’équilibre et de marche chez les personnes âgées augmentant les risques de chutes. Les récepteurs olfactifs pourraient constituer une nouvelle cible thérapeutique pour la lutte contre le vieillissement et la sénescence de la peau humaine. L’étude des effets du vieillissement sur l’expression des récepteurs olfactifs et de leur activation sur de longues durées pourrait ouvrir des perspectives intéressantes dans le cadre d’actions de prévention chez la personne âgée visant à empêcher une évolution vers la dépendance à la suite de chutes. Par ailleurs, alors que le toucher discriminatif diminue avec l’âge, le toucher affectif serait préservé des effets du vieillissement, induisant même des émotions positives plus intenses chez les séniors. L’impact du vieillissement sur la densité des fibres C tactiles, fortement impliquées dans le toucher affectif, est encore totalement méconnu. Sachant que ces fibres C tactiles sont très abondantes dans la peau pileuse et rarissimes dans la peau glabre, une étude comparative du vieillissement des peaux glabre et pileuse fournirait de précieux indices sur le rôle des fibres C tactiles dans les différentes aspects du sens tactile, au-delà de renseigner sur le vieillissement de la peau pileuse très peu étudié.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Dans la première procédure (durée totale environ 2 heures), tous les animaux (40) seront anesthésiés et de l’huile odorante est appliquée sur la peau. Une heure après, des échantillons de cette peau seront prélevés (3 échantillons sur chacune des zones d’intérêt : ventre, dos, pattes antérieure et postérieure). Les animaux subiront ensuite une perfusion transcardiaque. Dans la deuxième procédure (durée totale d’environ 5 heures), les animaux (80) seront anesthésiés et un repérage électrophysiologique des zones de traitement cortical des informations tactiles en provenance corps sera réalisé. Puis l’huile contenant la molécule odorante sera appliquée sur les différents secteurs de la peau glabre et pileuse puis, une heure après, quatre échantillons de tissu cortical seront prélevés. Trois échantillons de peau sur chacune des zones cutanées d’intérêt (ventre, dos, pattes antérieure et postérieure) seront ensuite effectués suivis d’un prélèvement de sang dans la veine saphène. Dans la troisième procédure, une manipulation des animaux (160) en présence d’huile odorante dans leur environnement proche sera effectuée pendant une semaine (30 minutes par jour, familiarisation avec l’expérimentateur et habituation à l’odeur). Puis, l’huile odorante sera appliquée sur différentes parties de son corps pendant 1 mois à raison de 1 fois par jour, 6 jours par semaine. Pendant cette période d’application de l’huile odorante (1 mois), l’animal est isolé dans une grande cage pour cobayes, enrichie avec des objets de forme et de texture variées, déplacés et/ou changés quotidiennement. Deux jours après cette période, l’animal sera anesthésié. Trois échantillons de peau seront prélevés sur chacune des zones d’intérêt de la peau (ventre, dos, pattes antérieure et postérieure). Un prélèvement de sang sera réalisé dans la veine saphène. Durée totale de la chirurgie : environ 2 heures.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Deux procédures du projet seront réalisées chez de vieux rats (16 à 24 mois). Ainsi, les rats âgés pourraient présenter certaines comorbidités et une fragilité de leurs fonctions physiologiques augmentant les risques liées à l’anesthésie. Les deux premières procédures étant des procédures classées « sans réveil », les principaux effets indésirables seront ceux liés à l’injection intrapéritonéale d’anesthésique lors de l’induction (stress, douleur, accélération du rythme respratoire et cardiaque). Afin de réduire le risque d’excitation pendant l’induction, l’injection sera pratiquée dans un endroit calme. L’anesthésie sera monitorée et maintenue suffisamment profonde pour que les actes chirurgicaux soient totalement indolores. Dans la 3e procédure, l’étude des effets d’une activation de longue durée des récepteurs olfactifs sur la qualité de la peau prévoit l’application de molécules odorantes pendant 1 mois (1 application par jour, 6 jours par semaine). Ce qui pourrait générer du stress lié à la manipulation des animaux et à leur contention. Afin de le limiter au maximum, voire de l’empêcher, nous réaliserons préalablement à l’application journalière de l’huile sur la peau une période d’habituation (une semaine) des animaux à être manipulés (en présence de molécules odorantes dans l’environnement proche). Par ailleurs, Il est possible que l’animal lèche l’huile dans laquelle sont dissoutes les molécules odorantes ; celle-ci étant comestible, aucun effet indésirable n’est attendu.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux seront mis à mort à la fin de l’étude, des prélèvements cérébraux, de peau ou une perfusion en prévision d’une analyse immunohischimique du cerveau étant incompatibles avec leur survie.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Les études actuelles sur l’expression des récepteurs olfactifs dans la peau sont principalement réalisées sur de la peau prélevée chez l’humain, principalement au niveau de la peau glabre (circoncisions), et plus rarement sur de la peau pileuse (résections abdominales). La plupart de ces interventions chirurgicales sont réalisées chez de jeunes enfants ou des adultes relativement jeunes. Les peaux disponibles chez les plus âgées proviennent d’interventions à visée thérapeutique, notamment cancéreuses, et ces échantillons ne peuvent donc pas être considérés comme sains, d’où la nécessité d’utiliser un modèle animal. De plus, à notre connaissance aucune étude ne s’est intéressée à l’expression de ces récepteurs au niveau du cortex somesthésique. Ainsi, l’utilisation d’animaux nous permettra de caractériser et de quantifier l’expression corticale des récepteurs olfactifs et les effets du vieillissement sur cette expression. Elle nous permettra également, chez les mêmes animaux, d’évaluer le vieillissement différentiel des secteurs glabres et pileux de la peau, et les effets de l’âge sur l’expression des récepteurs olfactifs de ces territoires cutanés.
2. Réduction
Le nombre de groupes expérimentaux a été établi dans chaque procédure afin de permettre de répondre à nos différents objectifs scientifiques. Nous avons établi le nombre de rats par groupe au regard des données de la littérature. Ainsi, les résultats obtenus chez 7 rats par groupe pourraient nous permettre de baser nos interprétations sur des statistiques suffisamment robustes. Cependant, a été rajouté un nombre d’animaux (1 rat par groupe expérimental) qui, selon notre expérience antérieure, pourraient probablement être écartés de l’analyse statistique de notre étude pour l’une des causes suivantes : une défaillance physiologique de l’animal âgé, des problèmes techniques (parasitage des enregistrements électrophysiologiques, marquages immunohistochimiques peu spécifiques…). Afin d’appliquer le principe de réduction, nous avons limité à l’application de 4 molécules odorantes (3 positives et 1 négative) activant quelques-uns des récepteurs olfactifs dans la peau.
3. Raffinement
Au cours des chirurgies, le maintien d’un niveau stable d’anesthésie et d’analgésie prévient la souffrance des animaux et garantit des conditions d’enregistrement et de physiologie invariantes. L’efficacité́ de l’anesthésie sera vérifiée, à intervalles réguliers, par l’absence de réaction au pincement de la queue ou d’une patte, la surveillance d’un éventuel mouvement des vibrisses, et du changement du rythme respiratoire. L’animal sera placé sur une couverture chauffante thermorégulée immédiatement après l’induction de l’anesthésie et jusqu’à la fin des actes chirurgicaux. Pour la 3e procédure qui vise à analyser les effets d’une activation de longue durée des récepteurs olfactifs de la peau, une période de manipulation des rats d’une semaine par l’expérimentateur associée à une habituation olfactive à l’huile odorante sera réalisée avant l’application journalière de cette huile sur la peau. Au cours des périodes d’habituation et d’application de l’huile, une surveillance accrue des animaux sera effectuée afin d’analyser leur comportement face aux molécules odorantes. Par alleurs, afin de limiter chez les vieux rats (procédures 2 et 3) l’apparition de comorbidités (surpoids, obésité, diabète) et ses conséquences liées à une alimentation trop riche, les vieux rats seront pesés une fois par semaine et leur poids stabilisé en adaptant leur ration alimentaire quotidienne
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Les études antérieures du vieillissement tactile ont été majoritairement conduites chez l’homme, surtout sur la peau glabre. Très peu se sont intéressées aux RO ectopiques chez le rongeur, uniquement chez la souris. Une étude chez l’animal nous permettra la recherche de RO dans le cortex somesthésique et leur localisation cellulaire. Nous pourrons aussi étudier les effets spécifiques du vieillissement des zones cutanées glabres et pileuses ainsi que les modifications avec l’âge des fibres C tactiles impliquées dans le toucher affectif. Par ailleurs, les études développées dans le laboratoire au niveau du cortex somesthésique ont été réalisées chez le rat avec des approches électrophysiologiques, immunohistochimiques et comportementales. Notre connaissance du comportement des rats ainsi que des zones de représentation dans le cortex somesthésique faciliteront le repérage électrophysiologique nécessaire à leur prélèvement en vue de la quantification des RO. Cette étude sera réalisée, d’une part, chez le rat adulte (3-5 mois) afin de caractériser et de quantifier l’expression des récepteurs olfactifs dans le cortex somesthésique et dans la peau glabre et pileuse. D’autre part, des rats âgés (24-30 mois) nous permettront d’évaluer les effets du vieillissement sur cette expression ainsi que les effets à long terme sur la peau de l’application de molécules odorantes.