Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 21/04/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-434594)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’hypothyroïdie correspond à un déficit en hormones thyroïdiennes. Toutes causes confondues, l’hypothyroïdie touche près de 10% de la population. Les patients souffrent de fatigue chronique, de bradycardie, d’une sensibilité accrue au froid, et de prise de poids. Ils présentent aussi des troubles liés à l’humeur tels qu’irritabilité, anxiété ou dépression, dont l’étiologie reste mal comprise. Plusieurs observations sur des patients et des modèles animaux suggèrent que l’hypothyroïdie pourrait perturber l’horloge circadienne. Cette horloge biologique coordonne les rythmes physiologiques et comportementaux avec le cycle jour-nuit. Comme le dérèglement de l’horloge cause des troubles de l’humeur tels que ceux observés chez les patients hypothyroïdiens; il est tentant de supposer un lien de causalité entre ces troubles et les rythmes biologiques au cours de l’hypothyroïdie. Nous souhaitons tester cette hypothèse dans un modèle murin d’hypothyroïdie induite.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
La réalisation de ce projet permettra de mieux comprendre l’étiologie des troubles de l’humeur souvent associés à l’hypothyroïdie, et d’envisager des approches thérapeutiques au-delà du traitement hormonal de substitution. En effet, la prise d’hormone thyroïdienne est efficace pour le traitement de l’hypothyroïdie sur le long terme, mais définir et ajuster la dose optimale de chaque patient s’avère souvent très long et laborieux. La mise en évidence d’un dysfonctionnement de l’horloge circadienne ouvrirait de nouvelles possibilités d’accompagnement des patients dysthyroïdiens pendant cette période d’ajustements hormonaux, par exemple par la mise en place d’une luminothérapie ou de thérapies comportementales pour resynchroniser les rythmes biologiques.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Induction d’une hypothyroïdie par régime hypo-iodé et traitement anti-thyroïdien. Maintenue pendant 2 à 3 semaines. Prélèvement unique de 3µl de sang, à la pointe de la queue de souris vigiles. Chirurgie cérébrale ciblée, sous anesthésie générale. Hébergement en cycle jour-nuit atypique (11.5 heures de lumière, 11.5 heures d’obscurité; ou obscurité constante pendant 2 semaines). Hébergement en cage isolée, avec contacts sociaux visuels.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
La présence d’un agent anti-thyroïdien dans l’aliment hypo-iodé le rend moins appétant. Les souris mangent moins mais continuent à prendre du poids, et se stabilisent à environ 90% du poids des souris nourries avec l’aliment contrôle. Les souris hypothyroïdiennes présentent aussi une température corporelle légèrement abaissée par rapport aux souris contrôles (uniquement pendant leur phase d’inactivité), ainsi qu’une bradycardie (ralentissement de la fréquence cardiaque d’environ 25%). Comme cela est le cas chez les patients, nous nous attendons aussi à un état d’anxiété supérieur à la normale, qui sera évalué au travers des tests comportementaux. Le fonctionnement de l’horloge interne sera testé par mesure de l’activité locomotrice volontaire en absence de repères temporels (suppression du cycle jour-nuit). Cette étape requiert un hébergement des souris en cages individuelles équipées d’une roue d’activité, dans l’obscurité constante pendant une vingtaine de jours. Un prélèvement sanguin unique sera réalisé pour évaluation du statut thyroïdien par dosage hormonal. Cela nécessite la collecte d’une goutte de sang suite à une incision à la pointe de la queue (
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux sont mis à mort pour prélèvement de tissu.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Il n’existe pas de méthodes alternatives pour étudier l’impact d’une perturbation systémique (l’hypothyroïdie) sur le fonctionnement du cerveau et ses conséquences en terme de comportement. La souris constitue un excellent modèle d’étude des rythmes circadiens chez les Mammifères, pour lequel la physiologie générale, les comportements, et le fonctionnement de l’horloge interne sont suffisamment bien décrits pour servir de référence dans le cadre de ce projet. Notre objectif sur le long terme est d’établir un modèle mathématique suffisamment riche et prédictif pour anticiper le devenir de l’horloge circadienne dans différentes situations physiopathologiques en complément/remplacement des modèles animaux. Les données que nous obtiendrons dans ce projet s’inscrivent dans cette ambition et serviront à préciser et compléter une version initiale du modèle que nous avons proposé.
2. Réduction
La taille des groupes expérimentaux impliqués dans les tests comportementaux a été estimée par un calcul de puissance a priori (n=26 souris par groupe). Chaque souris sera évaluée de façon longitudinale dans plusieurs tests, permettant de réduire le nombre total d’animaux. Pour la procédure d’imagerie in vivo, chaque souris sera testée sous régime contrôle et sous régime hypothyroïdien. Chaque souris étant son propre contrôle, le nombre d’animaux impliqués sera réduit. Notre expérience démontre qu’il faut opérer 6 à 8 souris pour obtenir n=4 souris avec un signal suffisamment fort afin de décrire le fonctionnement de suffisamment de neurones horloges dans une condition donnée (un minimum de 10 neurones visibles dans le champ optique par animal.
3. Raffinement
Dans un souci de raffinement du protocole, nous avons préféré mettre en oeuvre un modèle d’hypothyroïdie induite plutôt que de réaliser une ablation chirurgicale de la glande thyroïde. Cette approche ne nécessite pas d’adaptation particulière des conditions d’élevage. Toutefois, l’apport de matériel de nidification sera renforcé afin de permettre aux souris hypothyroïdiennes (en légère hypothermie) de mieux maitriser la température de leur environnement. Les animaux seront habitués à être manipulés par la personne en charge des tests comportementaux. En vue d’évaluer le statut thyroïdien de façon la moins invasive possible, nous avons développé un protocole de dosage ultra-sensible de l’hormone TSH, à partir d’un volume extrêmement faible de sang total (3 µl, à comparer avec 50 à 100 µl pour les kits commerciaux). La chirurgie préparatoire à la procédure d’imagerie est conduite sous anesthésie générale, avec médication post-opératoire pendant 48 heures. Toutes les souris hébergées en cage isolée conserveront un contact visuel avec d’autres congénères. L’hébergement dans les cages à roue constitue un enrichissement très apprécié, et la mesure de l’activité locomotrice volontaire fournira un index de l’état général des souris : toute souris parcourant une distance inférieure de 50% à celle parcourue par les souris contrôles sera pesée et observée. En cas de perte de poids supérieure à 10% du poids initial, de prostration ou de poil hérissé, les souris auront accès à de la nourriture hydratée et/ou un anti-inflammatoire non-stéroïdien pendant 24 à 72 heures. Nous ne nous attendons pas à un degré de souffrance justifiant la mise à mort des animaux, mais si une souris devait atteindre un poids inférieur de 15% à son poids initial, alors elle sera mise à mort.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La souris est un modèle mammifère de choix dont l’horloge circadienne et la physiologie thyroïdienne reposent sur les mêmes principes moléculaires et cellulaires que l’espèce humaine. Cette espèce donne accès à un large éventail d’outils génétiques et moléculaires pour manipuler les systèmes biologiques (ex : nous utiliserons ici des lignées exprimant des allèles modifiés de gènes de l’horloge), ou pour mesurer l’activité neuronale par imagerie in vivo. Jeunes adultes de 6-7 semaines en début d’expérimentation.