Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 2023-04-24 00:00:00
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-474003)
1 000 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une tumeur colorectale leur est greffée sous la peau, puis elles sont imagées au scanner et irradiées sous anesthésie, pour entraîner un algorithme d’intelligence artificielle censé repérer des signatures d’infiltration immunitaire. Le porteur justifie 50 souris par groupe par le besoin d’un grand jeu de données pour l’apprentissage automatique. Les retombées annoncées pour la médecine personnalisée sont renvoyées au conditionnel, l’objectif immédiat restant le développement de l’algorithme.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’avènement de l’immunothérapie a conduit à un changement des pratiques dans le traitement de certains cancers, conduisant à des résultats impressionnants en termes de survie et de réponse tumorale. Cependant, seule une fraction des patients répond à l’immunothérapie, soulignant ainsi le besoin urgent de biomarqueurs pronostiques et prédictifs. L’infiltration immunitaire tumorale est un élément essentiel de la réponse immunitaire contre le cancer, conditionnant la réponse à l’immunothérapie. Le développement de stratégies non invasives pour quantifier cette infiltration immunitaire tumorale et prédire le résultat du traitement pourraient représenter une avancée majeure. Ce projet vise à développer et tester, dans des modèles tumoraux murins, une approche basée sur l’analyse d’images radiologiques (par scanner) combinée à des méthodes d’intelligence artificielle pour développer des algorithmes prédictifs.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
À l’ère de la médecine personnalisée, où les stratégies thérapeutiques sont de plus en plus adaptées aux profils spécifiques des patients et des tumeurs, le développement d’algorithmes prédictifs pourrait représenter un outil précieux d’aide à la décision, guidant la prise en charge des patients atteints de cancer. La possibilité de déchiffrer de manière non invasive le microenvironnement tumoral et de suivre la réponse au traitement, par le biais de signatures radio-immunes, pourrait impacter de façon majeure la pratique clinique. De plus, l’opportunité de suivre dynamiquement et « en temps réel » l’infiltration de cellules immunitaires peut nous permettre de proposer de nouveaux traitements sur mesure. Cela pourra améliorer l’efficacité des thérapies et réduire les chances d’échec thérapeutique, en sélectionnant les patients qui ont le plus de possibilités de répondre au traitement sélectionné et en arrêtant précocement des traitements inefficaces.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Deux modèles seront développés en parallèle, le premier chez la souris C57BL/6J avec une injection sous-cutanée de cellules de MC38 (murine colon carcinoma cells) dans le flanc droit et le second modèle chez la souris BALB/c avec une injection sous-cutanée de cellules CT26 (murine colon carcinoma cell line) également dans le flanc droit. Après une période de 10 à 20 jours permettant la croissance tumorale, les souris seront imagées sur scanner 1 jour avant l’irradiation, 4 et/ou 6 jours après l’irradiation, chaque acquisition durera 15 min. Les irradiations seront réalisées sur le SARRP et dureront entre 10 et 30 min. Que se soit pour les acquisitions des images ou les irradiations, les souris seront anesthésiées.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les effets indésirables chez les animaux seront occasionnés par l’injection des cellules tumorales et la croissance tumorale qui suivra. Les imageries et les irradiations se feront sous anesthésie et ne sont pas susceptibles de causer de souffrance ou détresse aux animaux.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux seront mis à mort à la fin des procédures expérimentales afin de pouvoir collecter les tissus (dont la tumeur) pour analyses ultérieures.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Ce projet a pour but d’évaluer les effets de la radiothérapie localisée combinée ou non à des immunomodulateurs sur le microenvironnement tumoral et de suivre la réponse au traitement pour dévoiler des signatures radio-immunes. L’étude du recrutement et de la réponse des leucocytes dans la tumeur nécessite la présence d’un système immunitaire efficace dans un modèle dynamique (depuis la production des cellules dans la moelle osseuse, leur libération dans le sang, leur maturation dans les organes lymphoïdes secondaires, jusqu’au recrutement sur le site tumoral) qui ne peut pas être réalisée in vitro. Ceci met en jeu des interactions complexes nécessitant un organisme vivant entier. Les modèles murins sont imparfaits d’un point de vue purement biologique mais permettent d’étudier la réaction immunitaire anti-tumorale in vivo et ont l’avantage d’être d’une taille bien plus faible que chez l’humain, ce qui permet une inclusion en totalité des tumeurs et des tissus environnant pour une analyse histologique exhaustive. Cette inclusion en totalité ouvre une possibilité plus importante de mise en correspondance spatiale d’images histologiques et radiologiques, non réalisable en clinique, et apportera des éléments concrets quant à la réalité biologique d’hypothèses faites depuis plusieurs années en clinique. De plus, des modèles murins permettant la modulation in vivo de sous-populations spécifiques de cellules immunitaires (par exemple la déplétion vs l’enrichissement en CD8) au sein du microenvironnement immunitaire tumoral pourraient renforcer la signification biologique de notre signature radiomique. Nous envisageons pour cela un traitement personnalisé incluant radiothérapie et agents immunomodulateurs (anti-CD8) capables d’agir sur la contexture immunitaire tumorale.
2. Réduction
La génération d’un algorithme prédictif et pronostique par deep learning nécessite l’analyse d’un large set de données. En effet, cela est nécessaire pour un bon entraînement des algorithmes de prédiction. De plus, il est nécessaire d’utiliser une cohorte indépendante sur laquelle tester l’efficacité des algorithmes développés. Il n’existe aucune donnée dans la littérature concernant des analyses radiomiques dans des modèles tumoraux murins. Notre estimation de 50 souris par groupe est donc basée sur des observations cliniques et sera adapté sur la base des données obtenues pendant la réalisation du projet. En outre, les modèles murins que nous utiliserons ont déjà été testés et validés dans de nombreuses publications, et la collaboration avec un autre laboratoire nous permettra d’avoir des modèles déjà testés et performants, minimisant ainsi le nombre d’animaux nécessaires.
3. Raffinement
Nous avons mis en place des stratégies d’expérimentation et d’observation afin de réduire au minimum la souffrance et la douleur des animaux. Les souris seront hébergées en groupe pour minimiser le stress de l’isolement. De plus, l’environnement des animaux sera enrichi en permanence par du coton ou des nids en carton afin de diminuer leur angoisse et favoriser leur bien-être. Une pesée sera effectuée régulièrement. Les points limites seront strictement appliqués. – Le développement de la tumeur ainsi que les signes de toxicité (perte de pois, prostration) seront évalués 3 fois par semaine (euthanasie des souris dès qu’un point limite est atteint).
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La souris est l’espèce animale de référence pour les études de radiobiologie et est parmi les plus utilisées pour étudier les réponses immunitaires pendant le développement tumoral. De plus, pour des raisons de taille, de prix et de temps nous avons choisi cette espèce. La physiologie et la génétique de la souris sont de mieux en mieux connues et de nombreuses études ont déjà validé des découvertes faites chez la souris en les appliquant pendant des essais cliniques, ce qui promeut et facilite le transfert des résultats obtenus chez la souris en clinique. Les souris seront âgées de 8 ou 9 semaines, âge auquel les souris sont suffisamment matures. De plus, des modèles tumoraux ORL et pulmonaire ont été développés et caractérisés en utilisant des souris de cet âge, et nous allons maintenir ces mêmes paramètres pour cette étude avec des tumeurs coliques sous cutanées.