Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 11/09/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-458195)
100 rats vont être utilisés, tous tués à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère pour 90 d’entre eux. Une neurotoxine est injectée dans leur cerveau pour provoquer une dégénérescence proche de la maladie de Parkinson, avant l’administration de traitements par ultrasons focalisés, avec un risque d’hémorragie et d’œdème cérébral. Ils passent des tests comportementaux et des séances d’IRM sous anesthésie, puis sont mis à mort pour analyse du cerveau. Le porteur teste des sécrétomes de cellules souches et affirme que ces analyses ne peuvent être menées in vitro ou in silico.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La maladie de Parkinson est la deuxième maladie neurodégénérative la plus répandue dans le monde. Selon l’Association européenne de la maladie de Parkinson (European Parkinson’s Disease Association), plus de 6,3 millions de personnes dans le monde sont atteintes de cette pathologie. On estime à 1,2 million le nombre de patients rien qu’en Europe, un chiffre qui devrait doubler d’ici 2030. Sur le plan clinique, la maladie de Parkinson se caractérise par des complications motrices graves, dues à la dégénérescence progressive de neurones particuliers : les neurones dopaminergiques. Les causes de cette maladie restant largement inconnues, seules des thérapies symptomatiques fondées sur des approches pharmacologiques, la neurochirurgie et la kinésithérapie sont actuellement disponibles. Bien que ces traitements atténuent certains symptômes moteurs, le développement de nouvelles thérapies pour prévenir, ralentir voire interrompre la progression de la pathologie, comme par exemple des stratégies permettant d’agir sur les neurones dopaminergiques pour moduler leur activité (stratégies neuromodulatrices) et/ou ralentir leur dégénérescence (stratégies neuroprotectrices), représente l’un des plus grands défis à surmonter pour obtenir des avancées prometteuses dans la recherche translationnelle sur la maladie de Parkinson. Dans ce projet, nous souhaitons explorer l’utilisation de cellules souches adultes, et plus spécifiquement l’utilisation des facteurs qu’elles sécrètent, comme une thérapie potentielle pour la maladie de Parkinson. En effet, plusieurs études ont montré que l’effet thérapeutique des cellules souches serait lié à leur capacité à sécréter de nombreuses molécules neuromodulatrices, définies comme leurs sécrétomes, et qui auraient un effet régénérateur sur les neurones. Afin de tester ce nouveau concept thérapeutique, nous proposons d’étudier sur un modèle de rat de la maladie de Parkinson les effets des sécrétomes, en combinaison avec d’autres pharmacothérapies neuroprotectrices prometteuses. La délivrance de ces molécules dans le cerveau sera optimisée grâce à un dispositif de perméabilisation de la barrière hémato-encéphalique par ultrasons focalisés. L’objectif final est de développer une stratégie innovante pour le traitement de la maladie de Parkinson avec un impact direct sur la qualité de vie des patients.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Dans un premier temps, le principal bénéfice attendu de ce projet est une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la maladie de Parkinson, et notamment leur potentielle modulation grâce à une stratégie thérapeutique innovante fondée sur des sécrétomes de cellules souches adultes. Pour évaluer l’efficacité thérapeutique de cette stratégie, des tests de comportement et des protocoles d’imagerie cérébrale utilisant l’IRM seront utilisés pour corréler les symptômes moteurs et non-moteurs liés à la pathologie avec des modifications cérébrales structurelles, fonctionnelles et métaboliques, mais également pour étudier comment ces modifications évoluent sous l’action des molécules thérapeutiques. Dans un deuxième temps, ce projet pourra aboutir à la conception de nouvelles stratégies thérapeutiques pour la maladie de Parkinson avec une perspective d’application clinique. L’objectif sera d’explorer, en plus de nouvelles cibles thérapeutiques, si l’utilisation des sécrétomes de cellules souches, combinée à d’autres médicaments modulateurs de la pathologie et à une méthode de délivrance optimisée dans le cerveau, peut conduire à l’amélioration non seulement des symptômes moteurs, mais également des autres symptômes associés à la maladie, ce que les thérapies actuelles ne permettent pas de réaliser efficacement. L’objectif final sera alors de proposer une stratégie innovante pour le traitement de la maladie de Parkinson avec un impact direct sur la qualité de vie des patients.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Dans ce projet, les animaux seront soumis aux interventions suivantes : -Une chirurgie sous anesthésie d’injection d’une neurotoxine dans le cerveau, afin d’induire une dégénérescence progressive de certains neurones dopaminergiques comme dans le cas de la maladie de Parkinson (d’une durée d’environ 30 minutes) ; -trois sessions d’administration d’un traitement (1 session par semaine), comprenant un protocole d’ultrasons focalisés sous anesthésie pour optimiser la délivrance des molécules thérapeutiques dans la zone pathologique et l’acquisition d’une image IRM pour contrôler l’absence de lésion (d’une durée d’environ 30 minutes par session) ; -trois sessions de tests comportementaux pour caractériser les symptômes moteurs et non-moteurs induits par la maladie de Parkinson et suivre leurs modifications par la stratégie thérapeutique utilisée (3 à 5 tests par session, 5 mn à 45 mn par test); -trois sessions d’acquisitions IRM sous anesthésie pour caractériser les modifications cérébrales structurelles, fonctionnelles et métaboliques induits par la maladie de Parkinson et suivre l’évolution de ces modifications induite par la stratégie thérapeutique utilisée (1 h à 1 h 30 par session, sans excéder 2 heures).
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Dans ce projet, des injections unilatérales d’une neurotoxine seront utilisées pour induire une dégénérescence progressive de certains neurones dopaminergiques comme dans le cas de la maladie de Parkinson. Comme montré dans la littérature, les animaux ayant reçu cette injection dans le striatum droit de leur cerveau commencent à montrer les premiers symptômes d’une altération de leur coordination motrice trois semaines après l’injection. Les tests comportementaux utilisés pourraient induire un stress chez l’animal. De plus, l’un des tests utilisés nécessitera une restriction alimentaire (nourriture retirée de la cage la veille au soir de l’expérience). L’examen IRM étant une modalité de neuroimagerie totalement non-invasive et non-irradiante, les potentiels effets indésirables sont liés au fait que l’examen est réalisé sous anesthésie légère. Il est possible d’observer une légère perte de poids le lendemain de l’examen, suite au stress potentiellement induit pendant les acquisitions IRM. Afin de délivrer les molécules thérapeutiques dans le cerveau, un protocole de perméabilisation non invasive et localisée de la barrière hémato-encéphalique par ultrasons focalisés sera utilisé. Les potentiels effets indésirables sont liés au fait que ce protocole est réalisé sous anesthésie légère. De plus, des risques d’hémorragie et d’œdème cérébral existent en fonction des paramètres de perméabilisation utilisés.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
En fin de procédure, les animaux seront euthanasiés et leurs cerveaux prélevés afin de réaliser des analyses histologiques, qui permettront d’étudier au niveau cellulaire les potentielles modifications du système nerveux central induites par l’induction de la maladie de Parkinson et l’administration de traitements.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Bien que certaines stratégies alternatives, notamment celles impliquant des cultures cellulaires de neurones, puissent être envisagées pour tester l’efficacité neuroprotectrice ou neurorégulatrice de certaines molécules, l’utilisation d’animaux dans le cadre de ce projet reste nécessaire pour évaluer la progression des processus neurodégénératifs associés à la maladie de Parkinson, ainsi que les potentiels effets thérapeutiques des molécules testées sur les différents symptômes moteurs et non-moteurs de la pathologie. Ces analyses ne peuvent être réalisées sur des modèles in vitro ou in silico, car elles nécessitent de mimer les processus physiopathologiques observés chez l’homme, notamment la complexité structurelle, fonctionnelle et métabolique des circuits neuronaux.
2. Réduction
Dans ce projet, différentes approches thérapeutiques sont envisagées pour agir sur les neurones dopaminergiques atteints par la maladie de Parkinson, et notamment pour moduler leur activité (stratégies neuromodulatrices) et/ou ralentir leur dégénérescence (stratégies neuroprotectrices). Les animaux seront donc répartis en 10 groupes, en fonction des stratégies thérapeutiques testées, qui vont combiner l’utilisation de molécules neuromodulatrices et neuroprotectrices. Pour chaque groupe, le nombre d’animaux a été statistiquement défini pour permettre l’obtention de résultats fiables avec le moins d’animaux possible (10 animaux par groupe). De plus, des injections unilatérales de neurotoxine seront utilisées pour induire le modèle de la maladie de Parkinson. L’utilisation d’une injection unilatérale permettra de limiter les altérations de la coordination motrice (comparativement à une injection bilatérale), mais elle présente également l’avantage de pouvoir utiliser l’un des hémisphères cérébraux comme contrôle, ce qui contribue à réduire le nombre d’animaux nécessaires. Enfin, la méthodologie retenue pour étudier les différentes stratégies thérapeutiques proposées comprend des tests comportementaux et des acquisitions IRM, techniques qui permettent un suivi longitudinal de l’animal avec la collecte de mesures répétées, ce qui contribue également à réduire le nombre d’animaux nécessaires.
3. Raffinement
Tout au long du projet, les animaux seront hébergés par groupe (2 à 3) avec de l’enrichissement (tunnel transparent de couleur rouge, bâton à ronger, papier à déchiqueter). Chaque animal sera suivi quotidiennement par les zootechniciens et les expérimentateurs du projet, afin de détecter tout indicateur de souffrance (mise en place de points limites) et déterminer si besoin l’arrêt de l’expérimentation. L’induction du modèle de la maladie de Parkinson sera réalisée en combinant des produits anesthésiques et analgésiques afin de limiter les douleurs liées à la chirurgie. Suite à cette induction, une grille de scoring sera utilisée pour suivre la progression des symptômes moteurs et non-moteurs de la pathologie. Les tests de comportement utilisés sont fondés sur le comportement exploratoire des animaux. Afin de limiter le stress occasionné, une session d’entraînement sera réalisée pendant la semaine qui précède le début des tests, afin que les animaux s’habituent aux expérimentateurs et aux dispositifs de tests comportementaux. Les sessions IRM et de perméabilisation de la barrière hémato-encéphalique pour l’administration des traitements seront réalisées sous anesthésie avec contrôle de la respiration et de la température.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le rat est une espèce couramment utilisée en neurosciences, qui présente l’avantage d’avoir une organisation des structures cérébrales relativement proche de celle de l’homme. Son comportement est en outre bien documenté dans la littérature. En effet, il a l’avantage de présenter des similarités avec l’homme concernant certains mécanismes physiopathologiques de la maladie de Parkinson (et notamment l’apparition des principaux déficits moteurs), ce qui en fait un bon candidat pour étudier de nouvelles stratégies thérapeutiques. Des rats de 8-9 semaines environ seront utilisées car ce stade de développement correspond à l’âge adulte pour cette espèce, et plus spécifiquement à un cerveau totalement mature en termes d’organisation anatomique et fonctionnelle.