Des probiotiques greffés sur un dispositif implanté dans l’intestin grêle pour moduler le métabolisme de l’hôte : preuve de concept sur le métabolisme des glucides alimentaires

Le dispositif « Symbiote » testé dans le projet pourrait avoir de nombreuses applications chez l’Homme, en particulier une contribution à la prise en charge du diabète de type II et des obésités : dans ces situations, il est admis que l’élimination d’un pourcentage significatif de la ration calorique présente un intérêt médical. De nombreuses approches thérapeutiques (inhibiteurs de l’alpha-Glucosidase pour diminuer l’absorption des sucres, médicaments diminuant le seuil de réabsorption du glucose, pour éliminer une partie du glucose sanguin dans l’urine) ont été proposées pour cela. Malgré leur intérêt thérapeutique, leurs indications sont limitées par leurs effets secondaires non négligeables. Notre dispositif « Symbiote » pourrait représenter une alternative à ces méthodes. En effet, les bactéries abritées dans le « réacteur » pourront représenter une masse biologique significative, consommant pour leur propre compte des nutriments qui auraient normalement été absorbés (d’autant que le « réacteur » est positionné dans une zone de l’intestin où la concentration en bactéries est relativement faible). Les bactéries seront choisies ou bien parce qu’elles sont déjà naturellement présentes dans l’organisme (par exemple divers types de Lactobacillus normalement présents dans l’organisme, dont Lactobacillus salivarius), ou bien parce qu’elles ont démontré un potentiel probiotique intéressant (E. Coli Nissle, par exemple, qui présentent le double intérêt d’avoir démontré un intérêt anti-inflammatoire et d’être relativement facilement accessible au génie génétique, ce qui permettra dans le futur d’envisager d’utiliser ces bactéries pour produire des molécules d’intérêt, par exemple des vitamines). Avant d’envisager une étude chez l’homme, l’objectif de cette étude pré-clinique sur du long terme chez le mini-porc est d’évaluer les effets du dispositif implanté sur la physiologie digestive de l’hôte, et sur son potentiel d’action dans le contrôle du métabolisme dans des situations de perte d’homéostasie (obésité et diabète de type II, mais potentiellement à terme également les pathologies liées à un dysfonctionnement du microbiote). L’ensemble des dispositions prises dans ce projet répond aux principes fondamentaux des 3Rs (réduction, raffinement, remplacement) dans le cadre de l’utilisation d’animaux à des fins scientifiques.

Les bénéfices susceptibles de découler de ce projet sont la contribution au traitement des pathologies induites par un microbiote inadapté : de nombreuses études ont mis en évidence le lien entre microbiote et diverses pathologies (dont obésité, certains cancers, etc). Les études cliniques qui deviendront possibles après cette expérimentation animale permettront d’explorer ce qui pourrait être une méthode originale de modulation du microbiote intestinal. Un tel dispositif a toute ces chances pour être bien toléré chez l’homme, car dans de nombreuses situations cliniques des sondes duodéno-jéjunales sont installées, et l’expérience montre qu’elles sont très bien tolérées.

Des prélèvements de sang seront réalisés à 0, 15 et 60 jours après la mise en régime des animaux. Pour chacune des journées de prélèvements, 8 ml de sang seront prélevés sur chaque cathéter selon la cinétique suivante -0.5, 0, 0.5, 1, 2, 5 et 7h après le repas. Ce qui représente un volume total de 168 ml par cinétique (8 mL x 3 cathéters x 7 temps), ce qui est acceptable pour des animaux de plus de 25 kg. Des prélèvements de sang artériels seront effectués tous les 15 jours sur tous les animaux. Ces prélèvements uniquement sur du sang artériel seront réalisés à jeun pour permettre un suivi du statut physiologique des animaux pendant toute la durée de l’expérimentation. Chaque animal subira une demi-journée d’intervention chirurgicale. Les prélèvements de sang réalisés à J0, J15 et J60 après la mise en régime des animaux, s’effectueront pour chaque animal sur 3 demi- journée de cinétique de prélèvement de sang, cumulé sur 60 jours.

La douleur imposée aux animaux pendant l’expérimentation est liée à l’acte chirurgical. Elle peut se manifester dans les premiers jours suivant l’opération, mais après cette période de récupération, elles restent mineures. Pendant la période de récupération, les animaux sont surveillés régulièrement (visite toutes les 2 h pendant la journée). L’évaluation de la gêne et de la douleur est faite par observation du comportement des animaux : reprise de l’alimentation, du transit intestinal, posture, vocalises, réactivité et la température corporelle. Les critères d’arrêt concernent essentiellement la période de récupération post-opératoire. Si l’alimentation et le transit digestif ne sont pas normalisés au bout de 10 jours, malgré les soins apportés pour soulager la douleur à l’aide d’un analgésique et stimuler la motricité intestinale et/ou si une perte de poids supérieure à 20% du poids avant l’apparition des premiers signes cliniques d’altération de l’état physiologique est observée, Les animaliers et les responsables de l’étude effectueront une observation plus poussée de l’animal et renseigneront le tableau d’observation des points limites. Si 3 points limites notables ou 1 point limite grave sont observés, nous discusterons avec le personnel de l’animalerie, afin de décider si l’animal sera soigné ou euthanasié.

Les animaux de la procédure 1 seront mis à mort à la fin de la période expérimentale après 2 mois d’un régime HF-HF, sauf si le point limite est atteint avant. Les animaux expérimentaux sont mis à mort en fin d’expérience pour : 1) vérifier le bon positionnement des cathéters sanguins et du tænia artificiel 2) réaliser des prélèvements tissulaires pour des études métaboliques. Tous les animaux de la procédure 2 seront mis à mort pour vérifier le positionnement et l’état de l’ancrage du dispositif implanté. Dans le cas ou l’animal perde son dispositif et qu’il se retrouve dans les fèces, celui-ci sera gardé en vie et pourra être réutilisé à des fins pédagogiques au sein de la structure.

Le porc présente un certain nombre de similitudes anatomiques et physiologiques avec l’homme. C’est la raison pour laquelle il est fréquemment utilisé comme modèle pour les études biomédicales. Le mini-porc permet de travailler sur des adultes (à stabilité pondérale) d’une taille compatible avec l’expérimentation animale. Il présente de plus l’avantage d’avoir un système digestif très proche de celui de l’Homme et d’accepter de manger tous types d’aliments.