Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 09/07/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-500795)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Les personnes âgées sont sensibles aux infections respiratoires. Des travaux récents montrent que le microbiote intestinal intervient dans les mécanismes de défense contre les infections, dont les infections respiratoires. Le microbiote intestinal produit de nombreux métabolites qui diffusent dans le sang et activent le système immunitaire dans les poumons. La fonction du microbiote intestinal (dysbiose) chute avec l’âge. Nous proposons que la dysbiose liée à l’âge participe à la susceptibilité des personnes âgées aux infections respiratoires virales et bactériennes. A notre connaissance, cette hypothèse de travail n’a pas encore été étudiée. Afin de valider cette hypothèse, notre premier objectif sera de démontrer que le microbiote intestinal isolé de souris âgées transmet une susceptibilité accrue à l’infection chez des souris receveuses jeunes. Pour cela, des expériences de transfert de flore fécale seront réalisées. Brièvement, des souris dépourvues en flore intestinale ou préalablement traitées avec une large gamme d’antibiotiques (afin d’éliminer le microbiote résiduel) recevront du microbiote (fèces) de souris âgées ou de souris jeunes. Les souris colonisées seront ensuite infectées avec le pneumocoque (première cause de pneumonie bactérienne chez l’homme) ou le viral grippal. Nous déterminerons la charge bactérienne et virale dans les poumons. Nous nous attendons à ce que les souris ayant reçu le microbiote de souris âgées soient plus sensibles à l’infection par rapport aux souris ayant reçu le microbiote de souris jeunes. Nous déterminerons la composition du microbiote et quantifierons les métabolites microbiens (fèces et sang) des souris colonisées. Nous corrélerons ces données avec les paramètres infectieux. Cela nous permettra d’identifier des candidats potentiellement impliqués dans la défense contre l’infection. Les candidats identifiés seront ensuite testés dans nos modèles d’infection. La demande concerne la procédure de colonisation des souris, le suivi des souris colonisées, l’infection des souris avec le pneumocoque ou le virus grippal, la quantification de la charge infectieuse et l’analyse des mécanismes immunologiques sous-tendant la susceptibilité à l’infection. La demande concerne également des procédures expérimentales visant à valider les candidats à potentiel thérapeutique issus de nos recherches. Il pourra s’agir de métabolites dont la production chute massivement chez la souris/individu âgé(e).
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet nous permettra de mieux comprendre pourquoi les personnes âgées sont sensibles aux infections respiratoires. Ce projet pourrait permettre d’identifier des métabolites microbiens (dérivés du microbiote intestinal) capables, à distance, d’activer certaines cellules du système immunitaire et de favoriser la défense contre les infections respiratoires. Outre l’intérêt fondamental, des retombées thérapeutiques sont attendues de ce projet.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Le traitement aux antibiotiques (ajoutés dans l’eau de boisson) durera trois semaines. La colonisation des souris sera réalisée par gavage sur animaux vigiles. Les souris seront infectées deux à trois semaines après colonisation. L’infection sera réalisée par voie intra-nasale sous anesthésie générale. Les souris seront euthanasiées avant l’apparition des signes cliniques liés à l’infection (24 heures près l’infection par le pneumocoque et 4 jours après infection par le virus grippal). Ce choix maximise les données obtenues à partir de chaque animal, afin de limiter l’utilisation d’animaux supplémentaires, et ce, sans pour autant compromettre le bien-être animal. Pour le traitement, en fonction de la nature du ou des métabolites, ces derniers seront administrés par gavage ou dans l’eau de boisson. Les doses correspondront à des doses physiologiques. Outre les paramètres cliniques, des études de pharmacocinétique et de biodistribution seront menées par prélèvements de sang et dans différents organes.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Un stress momentané est possible suite à la colonisation (gavage sur animaux vigiles). Dans nos conditions expérimentales, les animaux infectés par le virus grippal commencent à perdre du poids à partir du 3ème jour. Le sacrifice a lieu 4 jours après l’infection, avant l’apparition des signes cliniques. Lors de l’infection par le pneumocoque, les animaux commencent à perdre du poids au 2ème jour. La mise à mort des animaux a lieu 1 jour après l’infection. Les conséquences de l’infection peuvent se traduire par des signes légers ou modérés tels que la diminution des soins et une consistance anormale des fèces. Des signes sévères de mal-être post-infection peuvent aussi survenir au-delà de 5 jours (virus grippal) et de 2 jours (pneumocoque) tels que la prostration, tremblement, poil piqué associé à une ligne dorsale marquée, respiration laborieuse (fréquence et type significativement modifiés), état général apathique, hypothermie, et perte de poids.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux sont euthanisés selon la procédure en vigueur à l’issue de chaque procédure.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Les expériences ont été planifiées en tenant compte de la règle des 3 R. L’étude des effets physiopathologiques de l’infection par le pneumocoque ou le virus grippal et de l’efficacité des transferts de flore nécessitent l’utilisation d’organisme entier, et ne laissent pas la possibilité de remplacer les animaux utilisés par des systèmes cellulaires. Suite à l’infection respiratoire, le système immunitaire s’active et conduit à une inflammation. Celle-ci se traduit par le recrutement et l’activation de nombreux types cellulaires et par la production de facteurs solubles (cytokines, chimiokines etc). Cette réaction est sous la dépendance d’un réseau complexe de cellules et de facteurs solubles qui ne peut pas être reproduite in vitro. Par ailleurs, les effets des transferts de flore fécale ne peuvent être évalués qu’in vivo. Le modèle souris est pertinent pour ce type d’étude.
2. Réduction
Il n’existe pas de méthode de substitution pour étudier les effets physiopathologiques de l’infection par le virus grippal ou le pneumocoque et pour évaluer l’efficacité de médicaments lors de l’infection. Il en est de même pour l’étude du microbiote intestinal et de ces interactions avec les cellules immunitaires du poumon. Nos procédures expérimentales ont un caractère de stricte nécessité et ne peuvent pas être remplacées par d’autres modèles n’impliquant pas l’utilisation d’animaux vivants et susceptibles d’apporter le même niveau d’informations. Le modèle souris est particulièrement pertinent pour ce type d’étude.
3. Raffinement
Le raffinement est obtenu par (i) la mise au point de procédures rigoureuses, (ii) la formation du personnel, (iii) un suivi quotidien de l’état de santé des animaux (iv) le recours à des procédures non invasives et non douloureuses. Pour les procédures induisant une douleur, les animaux seront anesthésiés. Les animaux seront sous surveillance rapprochée pendant la durée de l’étude. Les conséquences de l’infection peuvent se traduire par des signes légers ou modérés tels que la diminution des soins et une consistance anormale des fèces. Tout signe éventuel de détresse (signes sévères) incluant prostration, changement du comportement de l’animal (diminution des soins, animal prostré), tremblement, poil piqué associé à une ligne dorsale marquée, consistance anormale des fèces associée à une distension de l’abdomen, respiration laborieuse (fréquence et type significativement modifiés), état général apathique, hypothermie fera l’objet d’une attention particulière. Si une perte de poids supérieure à 20% survenait, ou un signe évident de souffrance, les animaux concernés seront euthanasiés selon la procédure en vigueur. Les points limites sont définis selon les directives de l’OCDE (document ENV/JM/MONO(2000)7) et incluent notamment : perte de poids supérieure ou égale à 20% par rapport au poids initial, hypothermie, problèmes ambulatoires, accès à la nourriture et à l’eau, difficulté à respirer, automutilation, blessure ou plaie etc. Afin de réduire le stress, le milieu sera enrichi avec du matériel de nidification. Les procédures sont réalisées dans une zone calme différente de la pièce d’hébergement. Les animaux seront manipulés avec délicatesse (de préférence par le même expérimentateur). Outre le respect de la règle des R, ces précautions sont importantes pour éviter tout biais sur les résultats expérimentaux.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La souris représente un modèle de choix pour modéliser les infections respiratoires. Par ailleurs, même si la composition du microbiote varie entre une souris et un humain, il y a de nombreux points communs sur leur activité métabolique, notamment les produits issus de la fermentation. De nombreux métabolites communs sont retrouvés chez la souris et l’homme.