Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 02/10/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-550332)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
En imagerie par résonance magnétique (IRM), le signal provient classiquement des noyaux d’hydrogène (1H) de l’eau présent dans tous les organes. Avec l’avènement en recherche de scanners IRM à très haut champ magnétique, la spectroscopie et l’imagerie RMN in vivo permettent de détecter et quantifier de nombreuses autres molécules ou ions d’intérêt pour la biochimie, la physiologie et la pharmacologie que ce soit en conditions normales ou pathologiques. Ceci ouvre la voie à de nouveaux outils d’exploration métabolique et fonctionnelle d’organes en conditions normales ou pathologiques. L’imagerie métabolique du deutérium (2H) repose sur le suivi de sucres marqués à cet isotope non-radioactif de l’hydrogène. Cette approche permet d’étudier de manière non-invasive le métabolisme des sucres dans des modèles animaux de pathologies et à terme chez des patients souffrant d’afflictions auxquelles sont associées des altérations métaboliques comme la maladie d’Alzheimer, les tumeurs ou encore la stéatose hépatique non-alcoolique. L’étude de ces altérations métaboliques servira à mieux comprendre ces maladies et possiblement à évaluer l’efficacité de nouveaux traitements. Par ailleurs, cette approche devrait être moins chère, plus versatile et plus accessible que d’autres modalités d’imagerie plus courantes. Dans ce contexte, notre projet vise au développement et la validation de sucres communément présents dans l’alimentation (tels que le glucose ou le fructose) marqués au deutérium pour l’étude des altérations métaboliques dans des modèles validés de pathologies telles que la maladie d’Alzheimer, le glioblastome et la stéatose hépatique non-alcoolique.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les méthodes validées lors de ce projet seront utiles à court terme pour leur application à l’évaluation de traitement innovant chez ces modèles rongeurs de pathologies et à moyen terme pour préfigurer les études chez l’Homme par IRM du 2H. A plus long terme, l’imagerie métabolique du deutérium pourrait concurrencer d’autres modalités d’imagerie métabolique déjà utilisées en recherche clinique.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Chaque examen IRM durera de 2 à 3 heures sous anesthésie. Des sucres marqués au deutérium seront administrés aux animaux anesthésiés avant ou pendant cet examen IRM pour suivre leur métabolisme : Etude d’un modèle transgénique d’Alzheimer : les souris seront imagées au plus 4 fois (à 2, 4, 6 et 8 mois). Etude d’un modèle de glioblastome : dans ce cas, il est nécessaire de réaliser une chirurgie d’implantation des cellules tumorales (durée approximative de 20 minutes) sur les souris. Celles-ci seront imagées une seule fois. Etude d’un modèle de stéatose hépatique non-alcoolique: les souris seront imagées une seule fois après 12 semaines d’un régime hyperlipidique et hyperglucidique. Dans tous les cas, 2 à 5 prélèvements sanguins de quelques secondes chacun pourront être réalisés, juste avant, pendant ou juste après l’examen IRM pour la détermination de certains paramètres physiologiques.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les examens IRM sont en eux-mêmes non-invasifs. Des effets indésirables (stress, fatigue) peuvent exister en lien avec la contention, l’anesthésie pendant l’examen IRM et les éventuelles injections ou prélèvements de sang. Les injections de sucres marqués au deutérium sont réalisées juste avant ou au cours de l’examen IRM et peuvent entrainer une douleur transitoire. Dans le cas de l’administration de glucose marqué, l’animal est mis à jeun (typiquement 6 heures avant l’examen IRM) pour réduire sa glycémie basale et garder la glycémie stable pendant l’examen IRM. Concernant l’étude du modèle de tauopathie, les animaux sont utilisés à des âges d’au plus 8 mois, c’est-à-dire avant l’apparition de symptômes cliniques délétères induits par la maladie. Pour ce qui est de l’étude du modèle de glioblastome, la chirurgie nécessaire à l’implantation de cellules tumorales entraine une légère inflammation et une douleur transitoire. La croissance tumorale peut entrainer une perte de poids ou une apathie.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
A la fin de chaque procédure, les animaux sont mis à mort afin de prélever les organes d’intérêt. Ainsi, des données post-mortem biochimiques et d’imagerie haute-résolution seront acquises pour valider/compléter nos observations/résultats in vivo.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Des tests in vitro sur des cultures 3D (organoïdes) sont prévus en amont de nos études in vivo afin d’évaluer la pertinence de cette approche alternative dans le cadre d’études d’imagerie moléculaire et métabolique par résonance magnétique nucléaire. Ce projet de recherche vise à valider in vivo la sensibilité et la spécificité de l’imagerie de molécules marquées au deutérium dans le contexte de trois pathologies chroniques complexes. Il n’existe aujourd’hui aucune méthode alternative (modèle ex vivo ou computationnel) permettant de modéliser la complexité des mécanismes moléculaires, cellulaires, physiologiques ou de biodistribution inhérent à ce projet. Avant d’envisager des études cliniques chez l’Homme, il est donc justifié de mener nos études chez le rongeur en raison de sa proximité évolutive avec l’être humain et du fait qu’il propose des modèles pathologiques versatiles et reproductibles.
2. Réduction
Le nombre d’animaux utilisés sera minimisé autant que possible grâce à l’étude de plusieurs paramètres chez le même animal et si nécessaire de façon répétée avec des approches non-invasives comme l’IRM. S’agissant d’une recherche exploratoire, des effectifs de 20 ou 30 animaux par sous-groupe (condition et sexe) ont été considérés pour permettre une analyse statistique pertinente des résultats. Le cas échéant, les effectifs seront réduits si les observations faites lors des expériences pilotes le permettent.
3. Raffinement
Les animaux sont hébergés en groupe sociaux stables conformément aux conditions stipulées en annexe III du décret 2013-118 du 1er février 2013 portant sur les exigences relatives aux soins et hébergement des animaux. Une grande attention est apportée au bien-être des animaux, et tout est mis en œuvre pour éviter les sources potentielles de stress avec notamment du matériel favorisant la nidification. Les animaux sont suivis régulièrement afin de détecter tout indicateur de souffrance et déterminer si besoin l’arrêt de l’expérimentation en accord avec les points-limites et la structure chargée du bien-être animal et les conseils vétérinaires. Examen IRM : Il est réalisé sous anesthésie, dans un berceau chauffé uniquement dédié à ces animaux, avec contrôle de la respiration et de la température. Un anesthésique local est appliqué au niveau des conduits auditifs. Un gel ophtalmique est passé sur les yeux pour limiter leur déshydratation. Lors d’une acquisition IRM, si la respiration sort des limites prévues, l’examen est immédiatement interrompu et l’animal est mis sous surveillance accrue jusqu’à sa récupération. Chirurgie : Pour l’implantation de cellules tumorales, les animaux recevront une antalgie préopératoire 30 minutes avant le début de la chirurgie, puis seront anesthésiés.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Les modèles souris représentent les modèles les plus utilisés en recherche biomédicale notamment parce que les études comparatives sont facilitées par l’existence de souches qui fournissent des animaux génétiquement similaires. Les modèles sélectionnés pour chaque procédure expérimentale correspondent à un état de l’art pour évaluer par IRM nos sucres deutérées. Les souris seront utilisées à partir d’un âge adulte typiquement de 6-8 semaines, et jusqu’à un âge de 8 mois uniquement pour l’étude d’un modèle transgénique d’Alzheimer.