Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 02/10/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-664334)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
L’ischémie chronique des membres inférieurs est la forme la plus grave de maladie vasculaires périphérique.s Elle est associée à une faiblesse et des douleurs musculaires qui ne peuvent s’expliquer uniquement par une réduction du flux sanguin. Le muscle squelettique adulte possède une forte capacité de régénération grâce à des cellules souches musculaires résidentes. Leur fonction réparatrice est étroitement régulée par leur environnement. Plusieurs études ont montré l’existence d’interactions entre les cellules souches musculaires et les cellules vasculaires environnantes lors de la réparation du muscle squelettique. Les signaux contrôlant ces interactions dans le contexte de l’ischémie des membres inférieurs ne sont pas connus. De même, les mécanismes du remodelage tissulaire et la contribution des cellules souches musculaires au développement des lésions musculaires post-ischémiques restent peu explorés. Nous avons observé qu’une exposition chronique à un faible taux d’oxygène altère la fonction des cellules souches musculaires et par conséquent la régénération musculaire chez la souris. Étant donné l’importance du tissu musculaire comme support biomécanique et biologique de la revascularisation, une altération fonctionnelle des cellules souches musculaires pourrait participer à l’aggravation des lésions musculaires et au défaut de perfusion des membres inférieurs chez les patients atteints d’ischémie des membres inférieurs. Dans ce contexte, nos objectifs sont 1) de caractériser l’altération des propriétés cicatricielles des cellules souches musculaires issues de patients atteints d’ischémie des membres inférieurs in vivo, et 2) d’évaluer le bénéfice thérapeutique de la restauration d’un tissu musculaire viable par des approches de thérapie cellulaire associant des cellules souches musculaires humaines de muscle sain et des biomatériaux innovants, sur la revascularisation et la régénération des membres ischémiés in vivo.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce travail offrira une meilleure compréhension des mécanismes responsables des lésions musculaires post-ischémiques chez les patients et offrira une nouvelle approche de thérapie cellulaire innovante pour le traitement de l’ischémie des membres inférieurs, en fournissant un support biomécanique favorable à la revascularisation des muscles ischémiés chez les patients.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les procédures invasives sur animal anesthésié sont au nombre de quatre : 1. Injection d’une toxine dans le muscle de la patte sur animal anesthésié (1 fois, durée : 10 min) 2. Modèle de lésion musculaire par injection d’une toxine dans le Tibialis Anterior sur animal anesthésié (1 fois, durée : 10 min) 3. Modèle de lésion musculaire par ligature de l’artère fémorale (modèle d’ischémie des membres inférieurs) sur animal anesthésié (1 fois, durée : 20 min) 4. Injection de cellules souches musculaires humaines associées ou non à un biomatériaux dans le Tibialis Anterior sur animal anesthésié (1 fois, durée : 10 min). Les procédures non invasives sur animal anesthésié sont au nombre de une : irradiation des pattes postérieures de la souris sur animal anesthésié (1 fois, durée : 20 min)
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Les nuisances et effets indésirables sont ceux liés à la contention/manipulation des animaux pouvant engendrer du stress ou ceux liés à la récupération post-irradiation ou post-chirurgie (modèle de lésion musculaire) ; pouvant conduire à une perte de poids dans les 24 premières heures (10%), une altération de leur apparence physique (manque de toilettage, poil ébouriffé, paupière fermée, posture anormale) ou un comportement anormal (mobilité réduite). De notre expérience, les signes de souffrance interviennent dans les 24h suivant l’induction des lésions musculaires (que ce soit par un agent chimique ou à la suite de la ligature de l’artère fémorale) mais ne perdurent généralement pas au-delà. De même, aucun signe de souffrance n’est observé chez des animaux qui ont subi une irradiation que des pattes postérieures (la moelle osseuse étant parfaitement conservée).
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux seront mis à mort à la fin des deux procédures afin de permettre les analyses histologiques et moléculaires nécessaires pour répondre à notre question biologique.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Afin de caractériser l’atteinte des capacités régénératrices des cellules souches musculaires (MuSCs) issues de patients atteints d’ischémie critique des membres inférieurs (ICMI) comparativement à des patients contrôles, des expériences de culture cellulaire seront menées indépendamment, afin de tester in vitro leur capacité de prolifération, de différenciation et de fusion. Mais pour répondre à notre question biologique, le remplacement total par de la culture cellulaire n’est pas envisageable. En effet, les modèles in vitro ne rendent pas compte de l’immense complexité des interactions physiopathologiques qui existent entre les populations cellulaires au sein d’un organisme ou d’un tissu entier et notamment entre les MuSCs et les cellules vasculaires. Notamment, l’utilisation de modèles animaux reste essentielle pour mieux comprendre les mécanismes physiopathologiques impliqués dans l’ICMI et pour tester de nouvelles approches thérapeutiques innovantes dans le muscle ischémié. Enfin, la souris est le modèle de choix en raison des similitudes des systèmes de réparation du muscle squelettique humain. Ainsi, le modèle de ligature de l’artère fémorale permet de reproduire les lésions ischémiques retrouvées chez les patients atteints d’ICMI, offrant une pertinence clinique pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques dans cette pathologie.
2. Réduction
Nous allons réduire le nombre d’animaux grâce à l’utilisation de tests statistiques appropriés et grâce à l’utilisation de la patte opposée non injectée que nous utiliserons comme contrôle sans lésion. Nos expériences dans le laboratoire ont démontré que des groupes de n=10 animaux par groupe expérimental et par temps sont nécessaires pour les analyses histologiques et moléculaires compte tenu de la variabilité inter-individuelle dans nos deux modèles chirurgicaux de régénération musculaire.
3. Raffinement
Les animaux importés qui arriveront de la zone d’élevage à la zone expérimentale sont laissés en acclimatation une semaine avant toute manipulation. Pour raffiner, la souffrance des souris sera réduite en utilisant des sédatifs et analgésiques. Pour les modèles chirurgicaux, les souris seront anesthésiées et des injections d’antidouleurs seront faites en pré- et post-opératoire afin de limiter la douleur. Les animaux seront examinés de façon biquotidienne pendant les 5 premières jours suivant la lésion musculaire afin de vérifier leur état général de santé et établir la grille de score des points limites. En cas des signes de souffrance déinfis par la grille de score des points limites, des mesures graduées et adaptées (analgésie, mise à mort compassionnelle, …) seront prises. La qualité de l’élevage est améliorée en enrichissant les cages expérimentales avec des bâtons à ronger, des éléments permettant la nidification (papiers, maison en carton) ainsi qu’un accès illimité à la nourriture et à l’eau de boisson.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La souris est un modèle de choix car la physiologie et la réparation post-lésionnelle du muscle squelettique est proche de celle de l’Homme. Elle a également l’avantage indéniable de permettre l’utilisation des souris génétiquement modifiées rendant possible la greffe de cellules d’origine humaine et permettant en déplétant les MuSCs de l’hôte de tester l’efficacité d’une thérapie cellulaire à base de MuSCs humaines sur la revascularisation et la réparation musculaire dans un modèle murin d’ICMI. La souris offre également l’avantage d’être de petite taille et de limiter ainsi le nombre de cellules humaines à greffer in vivo. Nous utiliserons des animaux jeunes adultes de 7 à 10 semaines. A ce stade, les muscles sont parfaitement formés et les cellules souches musculaires résident en périphérie de la fibre musculaire à l’état de repos. Nous maitrisons les modèles chirurgicaux de lésion musculaire pour lesquels nous n’avons aucune mortalité post-opératoire. Enfin, nous maitrisons les outils permettant les évaluations structurelles et moléculaires du muscle squelettique et le suivi des MuSCs humaines greffées chez la souris.