Effet d’une irradiation fractionnée et localisée sur l’interaction (symbiose) entre le système immunitaire de l’hôte et le microbiote au sein de l’écosystème colique de rats (SD) : Impact de l’alimentation comme stratégie thérapeutique.

L’objectif de ce projet de recherche est d’évaluer le bénéfice thérapeutique de différents régimes alimentaires sur la toxicité digestive radio-induite. Plus précisément, ce projet visera à démontrer, via l’utilisation de régimes alimentaires renforçant ou fragilisant l’homéostasie au sein de l’écosystème colique, qu’après irradiation, la dégradation des relations de symbiose entre le système immunitaire de l’hôte et le microbiote, joue un rôle important dans les lésions digestives et notamment dans celles de l’épithélium colique. Ce travail revêt un intérêt majeur pour réduire la prévalence de patients souffrant de « Pelvic Radiation Disease » (PRD) ou améliorer leur prise en charge. La PRD est une maladie de certains patients bénéficiant d’une radiothérapie pelvienne et souffrent de complications gastrointestinales.

Le projet de recherche scientifique vise à apporter des bénéfices dans le domaine de la prévention et du traitement des lésions radio-induites du côlon dans un contexte de complications gastrointestinales après une radiothérapie pelvienne. Cela passe en premier lieu par une meilleur compréhension de la dynamique précoce des lésions radio-induites. Le projet permettra d’approfondir notre compréhension des mécanismes sous-jacents aux lésions radio-induites de l’épithélium colique. Cela inclut l’identification des processus cellulaires et moléculaires impliqués dans le développement initial des lésions, et son évolution, ici interactions entre microbiote et système inflammatoire de l’hôte au sein de l’écosystème colique. Cette étude pourrait permettre d’identifier de nouvelles approches thérapeutiques personnalisées basées sur l’alimentation (facilement applicable en clinique, prescrit par un nutritionniste), qui en renforçant de façon préventive l’intégrité de la barrière épithéliale colique permettraient de réduire la toxicité digestive au cours de la radiothérapie pelvienne, d’augmenter la tolérance au traitement antitumoral et ainsi d’optimiser son efficacité tout en préservant la qualité de vie des patients. D’un point de vue fondamental, la partie mécanistique de cette étude viserait à proposer une signature du microbiote, comme prédictifs des lésions radio-induites du côlon (i.e., « biomarqueur »), mais aussi de nouvelles cibles thérapeutiques sur la base d’une modulation des interactions hôte/microbiote et enfin pourrait appuyer le passage de l’étude expérimentale vers un transfert clinique éventuel.

– Hébergement individuel pendant toute la durée de l’étude (min 5 semaines, i.e., pour la majorité des protocoles et max 12 à 16 semaines (dépendant de la longueur du régime alimentaire) pour 3 expériences potentielles et impliquant 432 rats maximum au total – Irradiations locales au niveau de l’abdomen sous anesthésie gazeuse (maximum 6 minutes), 3 fois avec un intervalle de 48 heures entre chaque séance. – Prélèvement de fèces de façon hebdomadaire pendant tout le temps de l’expérimentation. Ce prélèvement sera effectué au moment de la pesée de l’animal (réduction de la fréquence de manipulation des animaux et de leur stress). – Prélèvement de sang à partir de l’artère mésentérique avant l’euthanasie, d’environ 2 minutes, sous analgésique et anesthésie gazeuse.

Les deux modèles d’irradiation localisée du côlon, chez le rat, utilisés dans ce projet sont déjà utilisés dans le laboratoire. Ce modèle d’irradiation du côlon peut toucher une petite zone de l’intestin grêle, qui est mobile, entraînant des signes cliniques spécifiques irréversibles : amaigrissement de l’animal accompagné d’un gonflement au niveau de l’abdomen. Les régimes alimentaires pourraient favoriser des modifications de la masse graisseuse des animaux entraînant une variation de leur métabolisme. Le régime alimentaire dit « occidental » sera celui qui pourrait le plus induire d’effets néfastes (prise de poids, réduction de la mobilité, troubles métaboliques). Une attention particulière sera également portée à la suite du régime cétogène et notamment durant les 3 premières semaines de prise (perte de poids importante pendant cette période et période latence de l’efficacité de ce régime sur la santé). A long terme ce régime nécessitera des compléments alimentaires car il induit de fortes carences. Il est possible que les animaux sous ces deux régimes alimentaires présentent des signes cliniques et comportementaux.

Les animaux seront euthanasiés afin de prélever des tissus pour des analyses histologiques, cellulaires ou moléculaires.

Le modèle rat est approprié dans notre étude et a été validé au laboratoire dans le cadre de l’étude des complications gastro-intestinales radio-induites. Nous utilisons au laboratoire, le modèle d’irradiation localisée au niveau colorectal sur une fenêtre de 2cm/3cm La taille du rat permet aisément la réalisation d’irradiations fractionnées. Les lésions obtenues au cours du temps sont histologiquement proches de celles qui ont pu être observées chez des patients ayant bénéficié d’une radiothérapie pour le traitement de tumeurs abdomino-pelvienne. D’autre part, nous avons choisi le rat qui possède l’intégralité de son patrimoine immunitaire nécessaire à la réparation tissulaire. De plus, le rat est un modèle clé en recherche préclinique, en particulier dans la recherche pharmacologique et toxicologique mais aussi dans le cas plus précis de cette étude pour l’étude des variations fonctionnelles du microbiote, en raison de sa similitude avec l’être humain (par rapport à la souris). Les animaux seront reçus à l’âge de 13 semaines, ceci correspondant au stade adulte qui a été choisi afin d’éviter une potentielle hétérogénéité liée à l’âge. Ils seront irradiés à l’âge de 17 semaines minimum soit 4 semaines minimum après leur arrivée et leur accessibilité aux différents régimes alimentaires testés et ce, afin de permettre la modification et la stabilisation du microbiote à la suite du changement alimentaire.