Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 25/04/2025
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-830257)
9 600 souris vont être utilisées, toutes tuées à l’issue, dont 1 728 dans des procédures d’un niveau de souffrance sévère et 3 072 en souffrance modérée. Elles sont vaccinées deux fois par voie nasale sous anesthésie gazeuse, puis reçoivent le pneumocoque dans les narines, ce qui provoque chez une partie d’entre elles une colonisation du nez ou une pneumonie avec perte de poids et altération de l’état général. L’objet est de mettre au point un vaccin nasal couvrant davantage de sérotypes que les vaccins actuels, qui n’en protègent qu’environ 20 %. Les souris qui survivent à l’infection sont tuées comme les autres, aucun animal infecté ne pouvant être adopté ni réutilisé, et un score clinique quotidien déclenche la mise à mort avant les signes les plus sévères.
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
La bactérie Streptococcus pneumoniae (pneumocoque), pour laquelle plus de 100 sérotypes ont été décrits, est la cause principale d’infection du tractus respiratoire supérieur et inférieur, et constitue un problème de santé publique majeur dans le monde. Les enfants de moins de 5 ans, les personnes âgées de plus de 65 ans et les individus avec un système immunitaire affaibli sont principalement affectés, et la sévérité de la maladie est exarcerbée chez les patients co-infectés par le virus de la grippe. Le pneumocoque colonise naturellement le nasopharynx, le plus souvent de manière asymptomatique (portage asymptomatique) ; les bactéries peuvent atteindre les poumons par aspiration des sécrétions nasopharyngées et induire une pneumonie (infection pulmonaire) qui peut évoluer vers une maladie invasive lorsque les bactéries pénètrent dans les vaisseaux sanguins des poumons et atteignent la circulation générale. Les vaccins commercialisés à l’heure actuelle protègent contre environ 20% des sérotypes du pneumocoque. Le développement de nouveaux vaccins capables d’induire une réponse immunitaire spécifique d’un motif bactérien conservé, partagé par les différents sérotypes, permettrait donc d’élargir la protection vis-à-vis d’autres sérotypes. D’autre part, les vaccins actuels, administrés par injection intramusculaire, préviennent l’apparition ou réduisent les symptômes d’une infection invasive mais présentent une capacité limitée à stimuler une immunité des muqueuses et à protéger contre la colonisation nasale ou la pneumonie. Afin de prévenir l’infection bactérienne pulmonaire et la transmission de la bactérie, l’utilisation de vaccins muqueux administrés par voie nasale, capables d’induire une réponse immunitaire au niveau du nasopharynx et des poumons, représente donc une approche d’intérêt. Le projet comporte les objectifs suivants : (1) Identifier des éléments conservés de S. pneumoniae nécessaires à la colonisation nasale (portage asymptomatique) et/ou à l’invasion pulmonaire et capables de stimuler une réponse immunitaire protectrice, (2) Développer des formulations innovantes pour les vaccins muqueux (à administration nasale), (3) Réaliser l’évaluation préclinique de l’efficacité et du mécanisme d’action de vaccins muqueux
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Le résultat majeur du projet sera d’identifier de nouveaux vaccins candidats capables d’inhiber un stade de portage asymptomatique ou l’invasion pulmonaire, indépendamment du sérotype du pneumocoque. Il permettra d’autre part une caractérisation approfondie des mécanismes de l’immunité induite par la vaccination et l’infection au niveau du nasopharynx et au niveau pulmonaire. Ceci contribuera au développement d’outils applicables à long terme au développement d’autres vaccins à administration nasale, y compris dans d’autres contextes infectieux. Le développement de vaccins avec une efficacité accrue contre l’infection et la transmission présente un bénéfice pour la santé des populations au niveau mondial (impact sociétal) et un bénéfice économique lié à la prévention des infections à S. pneumoniae.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les souris seront vaccinées deux fois à 2 ou 3 semaines d’intervalle par administration nasale sous anesthésie gazeuse. Dans ce but, le vaccin anti-pneumocoque sous une forme liquide est déposé dans narines. Une solution saline est utilisée comme contôle négatif de vaccination. Pour comprendre le mécanisme d’action du vaccin et consolider l’innocuité du vaccin, les réponses en anticorps et cellulaire sont analysées. Dans certaines expériences, afin de caractériser le mécanisme d’action des vaccins, les souris recevront par injection des molécules qui modulent la réponse du système immunitaire. Pour étudier l’efficacité des vaccins, les animaux vaccinés recevront le pneumocoque 2 à 3 semaines après l’administration de rappel. La capacité des vaccins à diminuer la colonisation asymptomatique du nez, et ainsi la transmission entre individus, sera évaluée. L’efficacité des vaccins sera également testée contre une infection pulmonaire à pneumocoque. La colonisation et l’infection pulmonaire se font par administration nasale sous anesthésie par injection.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
De façon similaire à une injection chez l’homme, les injections chez l’animal peuvent causer une douleur minime liée à la piqûre. Une aiguille la plus fine possible appropriée pour le type d’injection sera utilisée, et un nombre minimum d’administrations sera réalisé afin d’atteindre les objectifs scientifiques. Dans le cas des expériences comprenant une étape d’infection pulmonaire avec le pneumocoque, la majorité des analyses seront effectuées à des temps précoces, avant la survenue d’effets indésirables dûs à l’infection. Néanmoins, à des temps plus tardifs, les bactéries peuvent provoquer une infection respiratoire chez la souris qui peut se traduire par une perte de poids et/ou une altération de l’état général. Notre projet consiste à vacciner les animaux pour prévenir la survenue d’une infection pulmonaire et on s’attend donc à une amélioration de l’état général des animaux vaccinés en comparaison à des animaux non traités. Des critères d’arrêts de l’étude, évalués grâce à un score clinique, ont été définis afin de contrôler le bien-être des animaux. Ainsi, la mesure du poids de l’animal et l’inspection des signes physiques (pelage, respiration) et du comportement (mobilité) seront effectués de façon quotidienne, afin de détecter le plus précocément possible l’apparition de signes de souffrance. Les expérimentateurs sont formés à ces observations et procèdent à l’euthanasie des animaux si ces paramètres sont significativement détériorés, quel que soit le groupe expérimental.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
L’ensemble des animaux seront euthanasiés. Ainsi, les animaux seront euthanasiés afin d’analyser la réponse immunitaire dans différents tissus et/ou de déterminer le nombre de bactéries dans le nez, les poumons et la rate. Dans le cadre des expériences incluant une étape d’infection avec le pneumocoque, les animaux développant des signes sévères d’infections seront euthanasiés et ceux qui survivent à l’infection seront euthanasiés car ils ne peuvent être replacés ou adoptés (animaux infectés). La réutilisation de ces animaux n’est pas envisageable car la procédure réalisée peut altérer les résultats d’une étude ultérieure.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Des études in vitro seront développées pour mimer la colonisation nasale par S. pneumoniae et l’interaction des vaccins avec les muqueuses. Néanmoins, à ce jour, la complexité des processus infectieux et immunitaires ne peut pas être intégralement reproduite dans des tests in vitro et l’utilisation de souris sera donc nécessaire pour atteindre les objectifs du projet, dans le respect des stratégies de réduction et de raffinement ci-dessous.
2. Réduction
(1) Modélisation in vitro : des études sur des cellules isolées d’animaux seront développées afin de mimer la réponse aux vaccins. Une veille bibliographique sera réalisée afin d’identifier d’éventuels nouveaux modèles permettant de mimer la complexité des interactions entre les cellules du système immunitaire, les cellules épithéliales et la bactérie ou les vaccins. (2) L’utilisation de souris génétiquement identiques dans nos expériences permet d’obtenir des résultats expérimentaux plus reproductibles et donc de diminuer le nombre d’animaux utilisés pour avoir des résultats robustes. (3) La taille des groupes d’animaux dans les expériences réalisées est déterminée par des méthodes statistiques afin d’utiliser le strict nécessaire pour répondre à la question scientifique.
3. Raffinement
Lors de l’euthanasie, de multiples tissus (nasopharynx, poumons, ganglions drainants, rate, sang) seront prélevés sur chaque animal afin de rassembler un maximum de données exploitables pour chaque animal. L’utilisation de techniques de mesures à moyen et haut débit (qui mesurent plusieurs paramètres par échantillon) permettra également d’obtenir des données multiples sur chaque échantillon et de raffiner les analyses.
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
L’activation du système immunitaire et l’inflammation induites lors d’une infection respiratoire reposent sur le recrutement et l’activation de nombreux types cellulaires et sur la production d’une multitude de facteurs solubles. L’induction d’une réponse immunitaire protectrice par les vaccins implique aussi l’activation de multiples types cellulaires et leur interaction dans différents tissus. A ce jour, la complexité de ces processus infectieux et immunitaires ne peut pas être reproduite in vitro. Le modèle murin est le plus pertinent pour analyser l’efficacité et le mécanisme d’action de vaccins à un stade précoce de développement. De nombreux modèles de souris invalidées dans la réponse immunitaire sont disponibles et permettent de comprendre le mode d’action des vaccins. Les outils d’analyse nécesaires à l’évaluation des vaccins sont par ailleurs très développés pour la souris. Pour les souris obtenues auprès de fournisseurs agréés, des animaux adultes âgés de 6 à 10 semaines en début d’expérience seront utilisés. Pour les animaux provenant de l’élevage local, les animaux pourront être âgés de 6 à 20 semaines. A ces âges, le système immunitaire des souris est considéré comme compétent. Enfin, la détermination des doses de bactéries nécessaire à la colonisation nasale ou l’infection pulmonaire a déjà été établi par l’ensemble de la communauté scientifique. Ponctuellement, des tests pourront être réalisés sur des animaux jeunes (3 semaines) ou très âgés (>52 semaines) pour évaluer l’efficacité vaccinale aux âges extrêmes.