Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 18/01/2024
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-572814)
20 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles portent des tumeurs mammaires apparaissant dès cinq semaines, reçoivent une injection de tamoxifène puis une fenêtre d’imagerie posée par chirurgie sous la peau, avant des séances d’imagerie sous anesthésie pouvant durer huit à dix heures. Le porteur indique une douleur et une perte de poids possibles après la chirurgie et prévoit d’utiliser les souris avant que les tumeurs n’atteignent les points limites. Il affirme avoir développé des organoïdes in vitro mais conclut qu’aucun modèle ne reproduit l’hétérogénéité tumorale et que la souris reste « essentielle » pour tracer les cellules dans la tumeur.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le cancer est une maladie progressive et son évolution est associée à l’acquisition graduelle de nouvelles propriétés par les cellules. Il en résulte une grande hétérogénéité, dont la complexité est amplifiée par les interactions entre les cellules cancéreuses et leur environnement. Malgré les récents progrès, l’identité et le comportement des cellules tumorales au cours de la progression des cancers restent mal compris. Certains cancers émergent de cellules différenciées, d’autres à partir de cellules souches. Les cellules différenciées assurent la fonction d’un organe alors que les cellules souches sont requises pour la régénération tissulaire. Nous proposons un projet original qui devrait permettre de démêler l’hétérogénéité des tumeurs et découvrir quelles cellules sont à l’origine du cancer du sein. Notre objectif principal est d’étudier les relations hiérarchiques entre les différentes cellules à l’origine des tumeurs du sein et les mécanismes contrôlant leur plasticité, qui, une fois dérégulés, sont responsables de la formation du cancer. A ce jour, la plupart des études des cellules souches adultes sont basées sur des expériences sur des échantillons fixés, ce qui empêche de détecter des changements dans la localisation et la dynamique des cellules et de suivre le destin de ces cellules au cours du temps. Afin d’étudier les cellules souches ainsi que les premières cellules tumorales au cours du temps, nous caractériserons le comportement dynamique des cellules souches par imagerie en temps réel in vivo.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet va nous permettre d’étudier in vivo la dynamique des cellules et la compétition entre les différents clones au cours des premières étapes du développement tumoral. Tout d’abord, nous étudierons la prolifération et la migration des cellules qui changent leur destinée après l’activation d’un oncogène. Dans un second temps, nous étudierons la compétition entre différentes cellules au début du développement tumoral. Ce projet apportera des connaissances fondamentales concernant les premières étapes du développement tumoral et révèlera quelles mutations rendent les cellules plus compétitives et performantes au sein de la tumeur. . Ce projet nous permettra de visualiser les comportements dynamiques des différentes cellules tumorales et de leur progéniture clonale que nous suivons par traçage de lignage pendant le développement tumoral. Ceci sera couplé à d’autres analyses nous permettant d’identifier les cellules qui prennent part au développement de tumeurs mammaires. Ces résultats pourront à terme permettre d’identifier les cellules à l’origine des tumeurs dans des tumeurs humaines.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Afin d’induire l’activation de l’enzyme permettant la visualisation par fluorescence des cellules d’intérêt dans nos modèles, une injection unique de tamoxifène non toxique par voie intra-péritonéale sera réalisée sur tous les animaux (durée du geste inferieur à 10 sec). Pour pouvoir suivre le devenir des cellules tumorales par imagerie, une petite incision sera réalisée au niveau de la peau des animaux anesthésiés pour y glisser une fenêtre d’imagerie (durée de la chirurgie 40 min). L’ensemble des animaux sera anesthésié minium 24h après la chirurgie pour être imagés. Pour une partie des animaux, une session unique d’imagerie sera faite, qui durera entre 8 et 10h et les animaux seront mis à mort à la fin de la session d’imagerie. L’autre partie des animaux aura plusieurs séances courtes d’imagerie (durée de l’anesthésie max 2h). Les séances d’imagerie seront réalisées à raison de 1 à 2 séances par semaine pendant 4 semaines.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les animaux utilisés développent à l’âge de 5 semaines des tumeurs palpables qui deviennent invasives à l’âge de 13 semaines et peuvent éventuellement former des métastases pulmonaires à l’âge de 16 semaines environ. Les animaux seront utilisés de 5 semaines à 10 semaines maximum évitant le développement de tumeurs atteignant les points limites. Les nuisances attendues lors de l’administration des traitements seront celles liées à l’injection elle-même (gène de courte durée). À la suite de la chirurgie, des douleurs post-opératoires et une perte de poids peuvent apparaitre dans la semaine qui suivant la chirurgie. Pour éviter les infections, une antibioprophylaxie sera mise en place. L’imagerie en elle-même est indolore mais nécessite une anesthésie générale pour permettre la contention de l’animal.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux sont mis à mort pour des analyses post-mortem.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Au fil des ans, notre équipe a déployé beaucoup d’efforts pour développer des modèles 3D in vitro, comme les organoïdes, qui soient physiologiquement pertinents pour analyser le comportement dynamique des cellules souches au cours du développement et de l’homéostasie tissulaire. Cependant, les cellules mammaires modifient leur comportement lorsqu’elles sont cultivées in vitro sous forme d’organoïdes et détachées de leur niche tissulaire physiologique, ce qui nous empêche d’utiliser cette technique pour toutes les questions concernant le potentiel de différenciation des cellules souches mammaires. De plus, les animaux seront essentiels pour tracer les cellules souches cancéreuses au sein de la tumeur, étant donné qu’il n’existe actuellement aucun modèle in vitro qui puisse récapituler l’hétérogénéité cellulaire tumorale.
2. Réduction
Le nombre de souris utilisées pour chaque expérience sera réduit au minimum possible pour maintenir une signification statistique. Pour réduire au minimum le nombre d’animaux et exploiter au mieux les prélèvements, plusieurs types d’informations seront obtenues à partir du même animal. De plus, lorsque c’est possible, différents tissus seront prélevés sur le même animal. Des schémas de reproduction des souris transgéniques sont réalisés afin d’obtenir efficacement les cohortes de souris appropriées. L’imagerie intravitale permet le suivi longitudinal d’un même animal évitant ainsi de mettre à mort un lot d’animaux à chaque point d’analyse souhaité.
3. Raffinement
Les animaux sont manipulés le moins possible. Il est important de noter que les points limites sont soigneusement définis avec une surveillance attentive des signes cliniques. Des fiches d’évaluation clinique sont mises en place pour des projets spécifiques. Les souris seront surveillées soigneusement pour détecter tout signe de détérioration des conditions cliniques. Un examen complet, au moins hebdomadaire (fréquence adaptée à l’évolution), des souris développant des tumeurs permettra de détecter des signes précoces de détresse et de maladie (voir grille de score). La chirurgie sera réalisée sous anesthésie et effectuée par une personne formée en chirurgie dans des conditions d’asepsie optimisées qui limiteront les nécroses tissulaires, les inflammations et les infections. L’animal sera opéré dans une pièce dédiée, calme, bien éclairée, avec peu de passage. Un cocktail analgésique et antibiotique sera injecté en pre-opératoire et post-opératoire.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
L’organisation générale, le développement et le fonctionnement de la glande mammaire sont très similaires chez la souris et chez l’Homme. Le modèle souris est donc très utilisé dans la communauté scientifique afin d’étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires du développement normal du tissu ainsi que de la tumorigenèse. De plus, la souris est un mammifère, donc le modèle animal de laboratoire le plus adapté permettant l’analyse de la glande mammaire et des tumeurs mammaires. Le suivi des lignages des cellules marquées pendant le développement des tissus sera réalisé pendant la puberté et chez l’adulte. Pour l’analyse des tumeurs mammaires, les souris utilisées auront entre 5 et 10 semaines (âge compatible avec le développement spontané des tumeurs mammaires dans notre modèle).