Résumé non technique d'un projet d'expérimentation animale publié sur ALURES le 03/08/2022
("EC NTS/RA identifier" : NTS-FR-997449)
Objectifs et bénéfices escomptés du projet
Décrire les objectifs du projet.
Le poisson-zèbre est un modèle animal vertébré plus éloigné de l’Homme que les modèles mammifères murins mais il connait aujourd’hui de nombreuses améliorations qui permettent de l’utiliser pour des projets expérimentaux. Tout d’abord, il est maintenant possible d’élever des poissons-zèbres à 37°C, température des mammifères qui permet des conditions optimales pour l’étude du développement des cellules cancéreuses humaine au sein de cet organisme. De plus, les lignées de poissons-zèbres existantes lui permettent d’être immunodéprimé et transparent. Il est ainsi possible de réaliser des cinétiques in-vivo via une observation facilitée en microscopie de la croissance et de la prolifération des cellules greffées. Ce projet vise à recréer la complexité des situations naturelles chez l’homme. A ce jour, la très grande majorité des projets étudient des cellules tumorales humaines dans les tissus de l’animal modèle (murins, poissons….). Dans ce projet, il s’agit d’étudier le développement des cellules tumorales humaines dans un tissu humain chez le poisson. Il s’agit dans un premier temps d’implanter un tissu humain obtenu à partir de cellules humaines, puis dans un second temps, d’y injecter les cellules tumorales. Ce projet a pour objectif d’étudier le comportement de cellules tumorales dans un microenvironnement humain chez le modèle poisson-zèbre. Les paramètres étudiés seront la croissance et la prolifération des cellules tumorales dans l’organisme, la taille de la tumeur et sa vascularisation, et ce pour différents cancers. Nous proposons dans un premier temps d’implanter des tissus humains chez le poisson-zèbre, puis dans un second temps, d’y injecter les cellules tumorales. S’ils s’avèrent concluants, ces travaux permettront à l’avenir d’utiliser le modèle du poisson-zèbre immunodéprimé greffé pour la comparaison d’approches thérapeutiques in-vivo.
Quels sont les bénéfices susceptibles de découler de ce projet?
Ce projet pourrait apporter à la communauté scientifique un protocole performant pour réaliser des implantations de tissu exogène humain chez le poisson-zèbre. De plus il permettrait de comparer l’évolution des cellules tumorales dans un tissu humain ou non humain ce qui sera un atout pour réaliser de futures recherches oncologiques en se rapprochant toujours plus des conditions retrouvées chez l’Homme. La finalité ultime de ce projet est de pouvoir réaliser des études pré-cliniques d’efficacité de traitements pour 2 types de cancers : urologique et glioblastome.
Nuisances prévues
À quelles procédures les animaux seront-ils soumis en règle générale?
Les animaux seront soumis à un maximum de 5 injections espacées chacune d’une semaine au minimum (mise en place du tissu hôte, injection des cellules tumorales et 3 injections maximum du traitement). Chaque procédure d’injection étant réalisée sous une anesthésie et une analgésie des poissons-zèbres et ne durant pas plus de 10 minutes entre le début de l’anesthésie et le réveil.
Quels sont les effets/effets indésirables prévus sur les animaux et la durée de ces effets?
Suite à l’injection de cellules, différents effets indésirables peuvent apparaitre et être caractérisés chez le poisson-zèbre. Le premier point concerne la taille de la tumeur et la potentielle apparition de métastases. Les cellules tumorales étant fluorescentes, il sera possible de les observer au microscope et de détecter l’apparition des métastases. Il peut y avoir des lésions au niveau du site d’injection, des pétéchies abondantes au niveau des ouïes ou encore des changements anatomiques importants (lésion des nageoires, flexion du corps). Au niveau comportemental, la présence d’effets indésirables peut être caractérisée par une perte importante de l’équilibre, une prise d’air à la surface permanente, l’animal peut être prostré au fond de l’aquarium, une agressivité envers les autres poissons ou encore une nage anormale (en cercle par exemple). Les traitements testés peuvent eux aussi induire des effets indésirables pour les animaux. La toxicité et les effets indésirables associés à chaque molécule sera étudiée et les concentrations adaptées seront évaluées avant d’être administrée.
Justifier le sort prévu des animaux à l’issue de la procédure.
Les animaux entrant dans l’une des procédures expérimentales (hormis les poissons destinés à l’élevage et au maintien de la lignée) seront euthanasiés à la fin des procédures expérimentales. Les tumeurs et les métastases (si présence), sont prélevés pour être analysés par des analyses biochimiques et histologiques. Seuls les animaux utilisés dans la procédure d’élevage seront réutilisés pour maintenir les lignées dans notre animalerie.
Application de la règle des "3R"
1. Remplacement
Pour l’étude des cancers ou d’implantation de tissus exogènes, le modèle animal est requis afin d’évaluer la croissance tumorale ou du tissu dans un environnement adéquat. En effet, ces cellules ont besoin de multiples signaux pour croitre correctement, d’une interaction avec les différents tissus et en particulier avec le système vasculaire de l’hôte, ce qui ne peut être reproduit en culture cellulaire. Pour évaluer toutes ces interactions avec les différents tissus et/ou types cellulaires, nous avons besoin d’utiliser un modèle animal. De plus ce projet privilégie le modèle poisson-zèbre qui est un modèle vertébré plus éloigné de l’Homme que les modèles mammifères murins mais qui connait aujourd’hui de nombreuses améliorations permettant de baser des projets expérimentaux sur ce modèle.
2. Réduction
L’étude des cancers est aujourd’hui majoritairement effectuée chez la souris via l’injection de cellules tumorales et l’analyse de tumeurs ex-vivo. Il est très difficile de réaliser des cinétiques sur le développement de des tumeurs. Les cinétiques sont possibles seulement soit avec un grand nombre d’animaux, soit avec des procédures lourdes pour l’animal. Nous cherchons donc à développer un nouveau modèle qui permettra de réaliser des cinétiques au cours de la croissance tumorale in-vivo, ce qui conduira de fait à une réduction du nombre d’animaux. Le développement de nouvelles lignées de poissons-zèbres immunodéprimés et transparents a ouvert ces nouvelles perspectives : elles permettent de suivre in-vivo différents paramètres comme la croissance tumorale ainsi que des tissus spécifiques via l’expression de protéines fluorescentes. Dans la littérature scientifique, les tailles des tumeurs présentent un coefficient de variation important. En considérant cette variation et en recherchant un effet bénéfique de traitements des groupes de 10 animaux nous permettront d’obtenir des données statistiquement significatives (dans les conditions classiques de risque). Des tests statistiques seront réalisés pour évaluer la significativité des résultats obtenues.
3. Raffinement
Les animaux seront hébergés en groupe, dans un environnement approprié à leur statut immunodéficitaire à température contrôlée, avec cycle diurne-nocturne de 14h / 10h. Les animaux seront examinés quotidiennement par les zootechniciens ou les expérimentateurs, sous la supervision permanente du vétérinaire clinicien, également en charge du bien-être animal. Avant chaque injection, les poissons seront anesthésiés pour limiter leurs stress. Une grille de scores sera utilisée dès la première expérimentation réalisée sur ces poissons
Expliquer le choix des espèces et les stades de développement y afférents.
Le modèle poisson est en plein essor dans de nombreux domaines d’études et notamment depuis peu en cancérologie. Il est maintenant possible de maintenir les poissons-zèbres à 37°C, ce qui est la température optimale pour les cellules de mammifères qui seront utilisées. Les poissons-zèbres immunodéficients permettent le maintien des tumeurs dans l’organisme puisqu’ils ont un système immunitaire absent (ou déficient). De plus, les lignées utilisées sont transparentes, ce qui permet de réaliser des cinétiques pour la croissance de la tumeur in-vivo avec la microscopie. Enfin, elles pourront aussi être croisées avec d’autres lignées transgéniques pour obtenir des poissons immunodéficients et exprimant des gènes rapporteurs dans des types cellulaires spécifiques. Ceci permettra de visualiser des cinétiques in-vivo, via des acquisitions microscopiques, des processus cellulaires comme la vascularisation de la tumeur. Ce modèle permettra donc en plus d’une approche quantitative et qualitative, une approche temporelle in-vivo qui sera très innovante, notamment lors de tests de molécules à visée thérapeutique. La lignée utilisée dans ce projet présente un phénotype dommageable lié à son immunodéficience. Elle est de ce fait sensible aux différents types d’infections. L’eau utilisée pour le maintien ou les expérimentations sera stérilisée à l’autoclave et supplémentée en antibiotiques pour fournir un environnement adéquat à ces poissons. De jeunes adultes (12 – 16 semaines), dont tous les systèmes tissulaires et cellulaires sont opérationnels, seront utilisés pour mener à bien ces expérimentations.