Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 09/08/2023
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-681318)
480 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles boivent pendant 90 jours une eau chargée en nanoplastiques de polystyrène, la moitié recevant en plus une alimentation riche en sucre et en graisse, avec mises à jeun répétées, gavages et prises de sang à la queue. Le porteur signale le stress lié à la contention, au gavage et à l’isolement en cage individuelle pour recueillir les fèces. Il affirme qu’aucun modèle alternatif ne permet d’étudier la toxicité intestinale sous stress nutritionnel ni la communication entre intestin et foie, ce qui justifierait le recours à la souris.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Après une exposition orale, le tractus gastro-intestinal est la première barrière physique et biologique contre les contaminants environnementaux. Les nanoparticules de plastique (NPL) sont des polymères organiques synthétiques de taille inférieure à 1 micromètre. Ils peuvent être composés de polyéthylène (PE), polystyrène (PS), polypropylène (PP), polychlorure de vinyle (PVC), polyuréthane (PUR) et polyéthylène téréphtalate (PET). Les NPL auxquels nous sommes exposés via l’alimentation ou l’environnement ont été très peu étudiés dans un contexte toxicologique ciblant la sphère digestive. Les connaissances sur les interrelations entre l’ingestion de nanoplastiques et la modulation de la fonction barrière de l’intestin (épithélium/mucus/microbiote) sont peu nombreuses, l’essentiel des travaux décrits à ce jour ont été réalisé en utilisant des organismes marins comme modèle d’étude. Les seules études chez les mammifères ont très récemment été décrites chez la souris. Elles ont, par ailleurs, été réalisées avec des modèles NPL commerciaux dont le processus de synthèse et la présence d’additifs sont méconnues. Les résultats obtenus confortent toutefois l’hypothèse d’une altération des fonctions gastro-intestinales, avec une modulation de la sécrétion de mucus, des dommages sur la barrière épithéliale et l’établissement d’un déséquilibre de la flore intestinale sur ce modèle. En outre, la fonction barrière intestinale peut être fragilisée chez des sujets sains nourris avec un régime gras et sucré de type occidental qui présentent notamment une perméabilité intestinale accrue. En plus des effets connus de ce type d’alimentation, la fragilisation de la fonction barrière n’est malheureusement pas assez prise en compte dans les diverses études toxicologiques alors qu’une partie importante de la population consomme ce type d’alimentation. Ce projet a donc pour but d’étudier les effets d’une exposition orale à des NPL modèles traçables, synthétisés sans additifs et ayant une surface imitant chimiquement celle des débris ayant séjournés dans l’environnement (particules vieillies). L’objectif est de caractériser leur effet sur la sphère digestive et hépatique sur une barrière intacte ou fragilisée par l’alimentation pour détecter une potentialisation/synergie d’effets délétères.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Les résultats attendus de cette étude contribueront à l’évaluation de la toxicité intestinale des particules nanoplastiques présentes dans l’alimentation de la population. De plus, cette étude mimant l’exposition au plastique dans un contexte d’une alimentation « occidentale », permet également d’évaluer les conséquences des particules sur un système digestif fragilisé. Sur le long terme, cette étude participe à l’évaluation de la sécurité des aliments contenants de nanoparticules plastiques et aide les législateurs à faire évoluer l’utilisation du plastique dans le domaine de l’alimentation.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Lors de l’exposition subchronique, tous les animaux de ce projet reçoivent le traitement à tester dans l’eau de boisson pendant 90 jours et la moitié des animaux reçoit une alimentation riche en sucre et en graisse. Les animaux sont mis à jeun pendant 4 à 6 h, gavés et du sang est prélevé à la queue pour effectuer les différentes mesures (glycémie et perméabilité intestinale) en début et en fin d’exposition. Chaque mise à jeun est séparée d’une semaine minimum de récupération. Le gavage sera fait d’un geste expert et très rapide (10 secondes) avec une sonde métallique à bout arrondi adaptée à la taille de la souris. Les animaux sont ensuite anesthésiés via une injection en intra-péritonéale qui est un geste maitrisé par les expérimentateurs et d’une durée de 10 secondes, et ensuite euthanasiés pour effectuer les prélèvements nécessaires.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Le gavage lors des tests de tolérance au glucose et des mesures de perméabilité intestinale peut engendrer un stress dû à la contention de l’animal et un inconfort dû à l’introduction de la sonde dans l’œsophage. La prise de sang au niveau de la queue lors des tests de tolérance au glucose et des mesures de perméabilité intestinale peut engendrer un stress chez les animaux. La mise à jeun des animaux avant les mesures de perméabilité et des tests de tolérance au glucose peut engendrer un stress chez les animaux. Lors du prélèvement de fèces, un stress dû à la mise en cage individuelle des animaux peut également être engendré.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Tous les animaux sont mis à mort à la fin de chaque procédure pour réaliser des prélèvements destinés à des dosages biochimiques et des analyses histologiques.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Ce projet nécessite des modèles impliquant la prise en compte de la barrière intestinale, la flore intestinale et de l’impact de l’alimentation dans toute sa diversité. Ainsi, seule une approche faisant appel à un modèle animal nous permettra d’explorer la complexité des interactions entre les nanoplastiques de polystyrène et les différents acteurs de la barrière intestinale (épithélium/mucus/microbiote) fragilisée ou non par une alimentation occidentale, et des conséquences/interrelations avec la fonction hépatique. Aucun modèle alternatif ne permet d’étudier la toxicité sous stress nutritionnel. Aucun modèle alternatif ne permet d’étudier la communication inter-organe (axe intestin-foie).
2. Réduction
La procédure 1 permet de choisir le modèle de nanoplastiques de polystyrène le plus pertinent en testant 2 modèles de nanoplastiques marqués différemment (marqueur fluorescent ou métallique). Cette étude pilote permettra de réduire le nombre d’animaux en choisissant le meilleur modèle de nanoplastique au préalable et de mettre au point les techniques de détection. Les expérimentations sont basées sur la comparaison de 4 groupes. Les effectifs seront déterminés et vos résultats analysés avec des tests statistiques adaptés.
3. Raffinement
A leur arrivée, les animaux seront hébergés collectivement au calme dans des conditions normalisées et suivis quotidiennement pour leur apporter tous les soins nécessaires. Leur milieu sera enrichi en buchettes de peuplier pour satisfaire leur besoin de ronger ainsi que de coton. Après une période 7 jours de repos pour qu’ils récupèrent du transport et s’habituent à leur nouvel environnement, ils seront manipulés régulièrement pour être habitués à la contention afin d’être pesés (1 fois par semaine), gavés et pour la prise de sang (4 fois sur la durée totale de l’exposition lors des tests de tolérance au glucose et des mesures de perméabilité). Le jour de l’expérimentation (10 à 15 jours après l’arrivée) les souris seront exposées aux particules via l’eau de boisson afin de limiter leur stress. Toutes les mesures ont été prises pour réduire l’inconfort (période d’acclimatation, habituation) et prévenir toute douleur ou anxiété susceptible d’être subie par les animaux (détection de toute anomalie ou apparition de mal être). Une période de récupération de minimum 1 semaine sera respectée entre la mesure de la perméabilité intestinale et le test de tolérance au glucose afin de minimiser le stress des animaux. L’état général des animaux et le comportement sera contrôlé quotidiennement et la prise de poids sera suivie afin de pouvoir déceler tous les signes anormaux de comportement, de souffrance et d’inconfort. Si une perte de poids supérieure à 10% de son poids initial, posture particulière dans la cage comme la prostration, les poils hérissés, la vocalisation sont observés alors l’animal sera retiré de l’étude et le cas échéant euthanasié si son état est jugé critique par la vétérinaire référente. Afin de suivre l’état général des animaux, des fiches d’observations seront mise en place pour uniformiser le suivi.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
La souris C57BL/6 J (mâle et femelle) est la souche pour laquelle les outils ont été développés et adaptés au laboratoire et représente un modèle pertinent pour étudier la physiopathologie digestive. Les souris mâles et femelles utilisées seront âgées de 6 semaines à la réception, afin d’une part de faire des observations sur des souris adultes, et d’autre part de pouvoir comparer notre étude à la littérature existante.