Recherche fondamentale

Toutes tuées pour le prélèvement de leurs tissus, 6 030 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent cinq injections, subissent une chirurgie sous anesthésie et sont placées jusqu'à cinq fois en cage métabolique pendant six heures pour la collecte d'urine, avec une échographie cardiaque dans un second établissement. L'hypertension artérielle maligne induite peut atteindre le cœur, les reins et la rétine, et les souris hypertendues urinent assez pour imposer un changement de cage fréquent. Le porteur justifie l'effectif de 6 030 par un plan expérimental stéréotypé et conclut que le recours au modèle animal est "nécessaire", la culture cellulaire ne reproduisant pas les interactions entre organes.

Objectifs

L’hypertension artérielle maligne est définie par l’association d’une tension artérielle élevée à des signes objectifs de l’atteinte des organes cibles de l’hypertension artérielle : reins, cerveau, rétine, coeur. Les objectifs du projet seront d'étudier une voie protectrice des vaisseaux sanguins dans l'hypertension artérielle. L’intérêt de ce projet est donc de comprendre deux systèmes modifiant la tolérance des vaisseaux sanguins à l’hypertension artérielle en particulier dans le coeur et les reins. Le projet se déroulera dans 2 établissement utilisateurs.

Bénéfices attendus

Ce projet pourrait aboutir à l'identification de paramètres sanguins et de variants génétiques qui pourraient être des marqueurs prédictifs et/ou diagnostic de l'hypertension artérielle maligne. Si l'hypothèse proposée se confirme, ceci pourrait ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques pour les patients atteints d'une hypertension artérielle maligne.

Procédures

Etablissement 1: Injections (5 x 30 secondes), chirurgie légère sous anesthésie générale avec analgésie (1 x 5 minutes), prélèvement d'urine en cage métabolique ( jusqu'à 5 fois, 6h à chaque fois), prélèvement sanguin sur animal anesthésié (1 fois au moment de la mise à mort). Etablissement 2: Echographie cardiaque sous anesthésie générale (1 fois 20 minutes)

Impact sur les animaux

Effets indésirables liés à l'expérimentation: inconfort lié à la préhension des animaux, douleur au point d'injection, inconfort lié aux cages métaboliques. Effets de la chirurgie: douleurs post-opératoire. Effets du modèle pathologique d'HTA: potentiellement atteinte des organes cibles (coeur, reins et rétines). Stress lié au transport des animaux.

Devenir

Tous les animaux sont mis à mort pour prélèvement des tissus

Remplacement

Différentes approches sont utilisées pour analyser les mécanismes de l'atteinte vasculaire liés à l'hypertension artérielle, incluant les cultures cellulaires (in vitro). En général, les expériences de remplacement ne peuvent pas reproduire la complexité des mécanismes mis en jeu au cours de l'hypertension artérielle comme les interactions entre les vaisseaux et le système immunitaire ou les interactions entre organes. C'est pourquoi le recours au modèle animal est nécessaire, en choisissant la souris comme modèle classique de mammifère, et comme modèle expérimental établi, avec de nombreux outils génétiques disponibles, un temps de génération court et des portées de grande taille

Réduction

Le nombre d'animaux est calculé sur la base d’un plan expérimental stéréotypé permettant d’obtenir la puissance statistique nécessaire à l’obtention de conclusions biologiquement pertinentes. Un maximum d'organes d'intérêt par animal est prélevé afin de réduire le nombre d'animaux utilisés.

Raffinement

Les animaux seront élévés en cages enrichies et surveillés quotidiennement pour repérer l’éventuelle apparition de signes cliniques pouvant indiquer une souffrance ou un mal-être. Les souris hypertendus urinent beaucoup. Pour cette raison, le nombre d'animaux par cage est limité à 3 et les cages sont changées dès que nécessaire. Les procédures chirurgicales sont réalisées sous anesthésie générale avec une analgésie péri-opératoire. Les échographies cardiaques qui sont non invasives, sont réalisées sous anesthésie gazeuse.

Choix des espèces

La physiologie des fonctions rénales chez la souris étant similaire à celle de l’homme, les expériences menées chez la souris offrent des modèles valides d’étude des pathologies humaines. De plus, le modèle d'hypertension artérielle utilisé au cours de ce projet est établi et validé par la communauté scientifique. Nous utilisons des souris adultes agées de 10 à 20 semaines car il faut de jeunes adultes. En effet, l'age est un facteur de risque de fibrose rénale et utiliser des souris trop agées induirait une plus grande variabilité de nos résultats expérimentaux

Des cellules tumorales leur sont injectées dans le cerveau, puis la tumeur est retirée par chirurgie et remplacée par un gel chargé de médicaments : 1 512 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal peut recevoir jusqu'à six injections thérapeutiques et quatre injections d'agents d'imagerie, avec deux prélèvements sanguins par séance. Le porteur décrit une combinaison de radiothérapie, d'immunothérapie et d'ultrasons destinée à traiter les récidives de glioblastome après opération, les retombées pour les patients restant annoncées comme une survie prolongée et une meilleure qualité de vie. Il annonce quatre sessions d'imagerie au maximum et écrit dans le même paragraphe que chaque animal pourra être examiné jusqu'à six fois.

Objectifs

Le glioblastome est la forme la plus fréquente et la plus agressive de tumeur cérébrale primaire. Son taux élevé de récidive, associé à une survie médiane inférieure à un an, souligne la difficulté à traiter efficacement cette pathologie. Bien que la résection chirurgicale demeure la principale approche pour réduire la masse tumorale et soulager les symptômes, elle ne permet jamais une élimination complète de la tumeur. En effet, des cellules tumorales résiduelles, souvent localisées aux marges de la zone réséquée, contribuent inévitablement à la récidive du cancer. De plus, la chirurgie engendre des modifications substantielles de l’environnement tumoral, favorisant la prolifération, la migration et la résistance des cellules tumorales, ce qui rend encore plus complexe la mise en place d’un traitement efficace. C’est dans ce contexte que le projet proposé cherche à développer des stratégies thérapeutiques innovantes pour traiter le glioblastome. L’objectif est de combiner différentes approches : notamment la radiothérapie externe et interne, ainsi que des immunothérapies administrées soit localement sous forme de gel biodégradable, soit par injection. Une dimension supplémentaire de ce projet est l’utilisation d’une technique d’ultrasons thérapeutiques, qui doit favoriser le passage dans le cerveau des médicaments immunothérapeutiques et ainsi renforcer leur efficacité. Deux approches principales seront visées par la radiothérapie: d’une part, en ciblant le côté prolifératif et immunosuppresseur de la tumeur, et d’autre part en ciblant certaines voies métaboliques de la tumeur. Ces thérapies seront testées en combinaison ou non à des immunothérapies ciblées combinées ou non à des ultrasons thérapeutiques. L'efficacité de ces approches sera évaluée grâce à des techniques d’imagerie avancées, qui permettront de suivre de près la réponse biologique des tumeurs et d’ajuster le traitement de manière personnalisée. L’objectif final est de proposer une solution qui combine diagnostic et thérapie, les deux supervisés par l’imagerie, afin d’optimiser l’efficacité des thérapies tout en surmontant les résistances aux traitements traditionnels du glioblastome.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à répondre à des enjeux cliniques cruciaux concernant le glioblastome Bénéfices pour la recherche : • Compréhension accrue des mécanismes tumoraux post-chirurgie : La première phase du projet permettra d’étudier comment la chirurgie influence le microenvironnement tumoral. Ces données permettront de développer des stratégies pour minimiser les récidives tumorales après la chirurgie. • Évaluation préclinique de nouveaux outils thérapeutiques : Grâce à des technologies avancées, telles que l’imagerie TEP, l’imagerie optique et les gels vectorisant les traitements, ce projet validera de nouvelles combinaisons thérapeutiques associant immunothérapie, immunostimulation et radio-immunothérapie interne, offrant ainsi des alternatives aux traitements conventionnels. • Mise au point des traitements personnalisés : Les résultats obtenus contribueront à l’élaboration de thérapies plus ciblées et plus efficaces contre les cellules tumorales résiduelles, réduisant ainsi les récidives post-chirurgicales. • Validation et Optimisation des ultrasons thérapeutiques : L'intégration des ultrasons thérapeutiques avec des traitements ciblés pourrait améliorer la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique, augmentant ainsi la concentration d’agents thérapeutiques dans les tumeurs cérébrales et l’efficacité du traitement. Cette approche peut s’adresser à d’autres pathologies du système nerveux central. Bénéfice pour le patient : • Prolongation de la survie des patients . • Améliorer la qualité de vie des patients. L'utilisation de gels biodégradables pour une administration localisée, ainsi que l’optimisation des traitements systémiques, permettra de réduire les effets secondaires liés à l’utilisation de molécules toxiques.

Procédures

Les interventions suivantes auront lieu : • Mise en place du modèle tumoral (45 minutes, 1 injection par animal) : Des cellules tumorales seront injectées dans le cerveau pour induire la formation de tumeurs. Cette intervention est réalisée sous anesthésie générale. • Injection d’agents d’imagerie (5 minutes par injection, maximum 4 injections par animal au total car 4 sessions d'imagerie, séparées de 2 à 3 jours minimum) : • Injection d’agents thérapeutiques (5 minutes par injection, maximum 6 injections par animal) : Les traitements seront administrés tous les deux à trois jours pendant environ deux semaines, sous forme d'injections systématiques pour tester l’efficacité des thérapies ciblées. • Ablation tumorale (environ 30 minutes) : Une ablation tumorale sera réalisée sous anesthésie pour retirer la tumeur, avec une vérification de l’étendue de la résection tumorale via des techniques d’imagerie. • Application d’un gel biodégradable (15 minutes) : Après la résection tumorale, un gel biodégradable contenant des agents thérapeutiques sera appliqué directement dans la cavité tumorale avant la fermeture chirurgicale. Ce gel permettra une libération localisée et prolongée des traitements, ciblant les cellules tumorales résiduelles. • Sessions d’imagerie (15 à 70 minutes, maximum 4 sessions) : elles servent à surveiller la progression tumorale et évaluer l’efficacité des traitements. Elles sont réalisées sous anesthésie générale. Chaque animal pourra être examiné jusqu’à six fois à des moments différents pour un suivi dynamique des agents thérapeutiques et des marqueurs tumoraux. • Prélèvement sanguin (maximum 5 minutes, 2 fois par session d’imagerie);

Impact sur les animaux

Les procédures prévues dans ce projet peuvent entraîner différentes formes de nuisances pour les animaux, qui seront attentivement surveillées et documentées. Ces effets sont inhérents aux expérimentations et varient en fonction des interventions spécifiques : - Douleur et inconfort liés aux procédures chirurgicales Les résections tumorales et implantations nécessitent des interventions chirurgicales, potentiellement associées à des douleurs post-opératoires modérées. Une réduction temporaire de la mobilité et une inactivité peuvent être observées pendant les 2 à 3 jours suivant la chirurgie. Les douleurs post-opératoires devraient s’estomper dans les 48 à 72 heures suivant la chirurgie. - La croissance tumorale peut impliquer des problèmes neurologiques notamment quand la tumeur atteint un volume ou une prolifération trop importante pouvant induire une inactivité ou une mobilité réduite.Effets secondaires des traitements Les traitements immunostimulateurs peuvent induire une inflammation locale ou systémique, avec des symptômes comme la fièvre, la fatigue ou un stress métabolique (déséquilibre entre les besoins énergétiques et les ressources disponibles). La radio-immunothérapie interne peut provoquer une toxicité systémique légère à modérée, avec une possible perte de poids transitoire (jusqu’à 10 %), une diminution de l’activité et un changement comportemental. - Effets liés aux techniques d’imagerie Les anesthésies répétées pour l’imagerie multimodale peuvent générer un stress physiologique, une inactivité temporaire et un ralentissement de la reprise alimentaire après chaque session. Les ultrasons thérapeutiques, bien que non invasifs, pourraient entraîner des douleurs légères ou un inconfort transitoire au niveau des tissus ciblés. Les effets secondaires des traitements et des imageries seront surveillés et devraient se résorber en 2 à 3 jours, selon la gravité. - Stress général et comportements anormaux Les animaux peuvent présenter du stress comportemental (agitation, repli, diminution de l’interaction sociale) en raison des manipulations répétées et des injections. Une acclimatation rigoureuse aux conditions expérimentales est prévue pour réduire ces effets.

Devenir

Les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure afin d’extraire les organes et réaliser les différentes analyses ex vivo pour améliorer les compréhensions mécanistiques.

Remplacement

Actuellement, aucune alternative totalement fiable et valide aux modèles animaux n’existe pour reproduire la complexité du microenvironnement tumoral et et de tous les mécanismes pathologiques mis en jeu dans le glioblastome. Les modèles in vitro (lignées cellulaires ou organoïdes) et in silico permettent d’étudier des aspects isolés que nous exploitons afin de sélectionner au mieux les traitements que nous proposons. Mais ils ne peuvent pas reproduire cette complexité propre aux organismes vivants. Pour bien évaluer les rechutes de tumeur après une opération, il faut que le système immunitaire fonctionne normalement. Cela n’est pas possible dans des modèles en laboratoire (in vitro), car ils ne reproduisent pas toute la complexité du corps humain. Par exemple, la façon dont les cellules immunitaires atteignent la tumeur ou réagissent aux traitements (comme l’immunothérapie ou la radiothérapie ciblée) dépend de structures importantes comme la barrière qui protège le cerveau (barrière hématoencéphalique). Les techniques d’imagerie biomédicale que nous employons requièrent un fonctionnement organique préservé pour permettre une analyse fiable de la distribution des traitements et de leur efficacité.

Réduction

Le nombre d’animaux a été déterminé pour être le plus petit possible tout en étant suffisamment grand pour garantir une puissance statistique suffisante des données qui seront collectées. Les groupes sont composés de 12 animaux, un effectif défini pour détecter des différences significatives dans les paramètres mesurés (volume tumoral, biomarqueurs d’imagerie, survie). De plus, le choix a été fait de suivre les paramètres mesurés par imagerie longitudinale, qui contrairement à d’autres méthodes permet de faire plusieurs mesures des paramètres au cours du temps sur un seul animal. Un soin particulier est apporté à la sélection des modèles tumoraux de manière à limiter l’étude sur animal aux modèles les plus pertinents. Enfin, les protocoles expérimentaux sont standardisés pour minimiser la variabilité inter-individuelle et limiter le nombre de groupes nécessaires.

Raffinement

Des mesures spécifiques seront mises en place pour garantir le bien-être des animaux tout au long des procédures : - Surveillance accrue : Les animaux seront monitorés régulièrement pour détecter rapidement tout signe de douleur ou de stress. Des grilles de score validées seront utilisées pour évaluer leur état général. - Gestion de la douleur : Des analgésiques adaptés, seront administrés systématiquement en postopératoire, en complément des anesthésiques utilisés pendant les procédures. - Soins postopératoires : Une attention particulière sera portée aux soins après chirurgie, avec hydratation, alimentation enrichie et contrôle des plaies pour éviter toute infection. - Habituation préalable : Les animaux seront habitués aux manipulations et à l’environnement expérimental, réduisant ainsi leur stress lors des procédures. Ces mesures assurent en plus la qualité des données recueillies. Des mesures spécifiques seront mises en place pour garantir le bien-être des animaux tout au long des procédures. Des points limites ont également été définis afin de permettre une prise en charge rapide ou un arrêt anticipé si nécessaire.

Choix des espèces

Les espèces utilisées dans ce projet sont des souris, qui sont largement reconnues pour leur pertinence dans les recherches sur le glioblastome. Sur le plan scientifique, les souris utilisées dans nos recherches permettent de reproduire différentes situations proches de ce qui se passe chez l’humain. Certaines souris ont un système immunitaire affaibli: elles permettent d’implanter des tumeurs humaines et de tester des traitements ciblés sans que leur système immunitaire ne les rejette. D’autres, avec un système immunitaire intact, sont utiles pour étudier la réaction du corps face à une tumeur ou à un traitement. En combinant ces différents modèles, on peut mieux comprendre la maladie et évaluer les thérapies dans des contextes variés. Du point de vue technique, les souris sont particulièrement adaptées aux systèmes d’imagerie utilisés dans ce projet, tels que la tomographie par émission de positrons (TEP), l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et l’imagerie par fluorescence. Leur taille permet d’intégrer des équipements d’imagerie avancés, tout en facilitant des manipulations chirurgicales précises et reproductibles. En outre, ces animaux sont bien caractérisés en termes de biologie et d’éthologie, ce qui garantit une évaluation éthique rigoureuse et une minimisation des nuisances associées aux expérimentations. Les animaux utilisés dans ce projet seront des souris âgées de 6 à 10 semaines au moment de la chirurgie. L’âge choisi permet de travailler avec des animaux à un stade de développement adolescent à adulte, ce qui est en adéquation avec l’âge moyen des sujets humains concernés par la pathologie. Les animaux seront reçus à un âge minimal de 4 semaines et bénéficieront d’une période d’acclimatation d'au moins une semaine après leur livraison. Cela permettra de réduire le stress et d’assurer que les animaux sont dans un état optimal avant les interventions expérimentales.

Tuées en fin de procédure pour que leurs tissus et organes passent en analyse post-mortem, 1 600 souris vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré. Une partie subit une chirurgie du foie de deux heures sous anesthésie et analgésie, une autre un jeûne de douze heures en hébergement individuel, une autre vingt-quatre heures en cage métabolique sur grille, avec un risque de lésions aux pattes reconnu par le porteur. Des traitements antibiotiques ou des polyamines sont administrés dans l'eau de boisson pendant sept ou vingt-huit jours. L'hépatite ischémique visée touche entre 0,5 et 1,3 % des admissions hospitalières, et les molécules testées, censées reproduire les effets du jeûne, n'ont pour l'instant été sélectionnées qu'in vitro.

Objectifs

L’autophagie est un processus naturel essentiel, présent chez tous les êtres vivants, qui permet aux cellules de se nettoyer et de fonctionner correctement. Elle aide aussi les cellules à s’adapter en situation de stress. Lorsque l’autophagie ne fonctionne pas bien, cela peut contribuer au développement de maladies comme le diabète, certaines maladies neurologiques ou certains cancers. Le jeûne (ou restriction calorique) est un moyen naturel d’activer l’autophagie. Dans nos recherches, nous avons identifié des composés capables de reproduire les effets bénéfiques du jeûne, en particulier sur l’activation de ce mécanisme. L’objectif de ce projet est d’étudier l’effet de ces composés, appelés polyamines, sur le foie, et de voir s’ils pourraient aider à prévenir une atteinte grave du foie appelée hépatite ischémique, en utilisant des modèles expérimentaux chez la souris.

Bénéfices attendus

L’hépatite ischémique est une maladie grave du foie causée par un manque d’oxygène ou de sang. Il s’agit d’une affection relativement rare (incidence entre 0.5 et 1.3 pourcent des admissions hospitalières), mais qui entraîne la mort des cellules du foie et peut avoir des conséquences très graves : plus d’un patient sur deux décède dans les six mois. Il s’agit donc d’un véritable enjeu de santé publique. Ce projet vise à étudier si certaines molécules naturelles, appelées polyamines, peuvent protéger le foie contre ce type de lésion. L’objectif est aussi d’identifier de nouvelles pistes pour mieux prévenir ou traiter cette maladie à l’avenir.

Procédures

Une partie des animaux sera soumise à un jeun non strict de 12 heures et hébergés seule mais sans isolement sensoriel (une seule fois). Une partie des animaux sera soumise à des traitements antibiotiques ou avec des polyamines via eau de boisson pendant 7 ou 28 jours. Une partie des animaux recevra une seule administration d’un traitement (moins de 1 minute par animal vigile). Une partie des animaux sera mise pour 24 heures (une seule fois) dans des cages métaboliques (sur grilles) afin de recueillir les urines produites. Une partie des animaux sera soumise (une seule fois) à une procédure de chirurgie au niveau du foie (animal sous anesthésie et analgésie, acte de 2 heures /animal).

Impact sur les animaux

Certains effets indésirables peuvent être observés chez la souris lors des expérimentations, notamment la manipulation et la contention régulière peuvent leur engendrer un certain stress. De plus, lors des injections une légère douleur (équivalente à une piqure) peut survenir, éventuellement accompagnée d’une irritation au niveau du site d’injection. Les sites d’injections peuvent s’infecter. Les conditions d’hébergement des animaux seront modifiées ponctuellement lors des mises à jeun (pour 12 heures) nécessaires pour le déroulement des expériences. Le jeûne peut induire une sensation de faim, une perte de poids, l’affaiblissement de l’animal et parfois de l’hypothermie. La stabulation sur grille pourrait induire des lésions aux pattes. L’hébergement individuel peut induire du stress. La chirurgie peut induire des douleurs post-opératoire. L’anesthésie peut induire de l’hypothermie. Les animaux seront euthanasiés, à la fin des procédures, par une méthode réglementaire en vue des prélèvements d’organes.

Devenir

Tous les animaux à la fin des procédures seront euthanasiés. A la fin des expériences, des analyses seront effectuées sur tissus et organes post-mortem.

Remplacement

Nos recherches ont permis d’identifier et de sélectionner in vitro des molécules (des polyamines naturelles), capables de mimer les effets biochimiques du jeûne et d’activer l’autophagie, un mécanisme physiologique essentiel, qui joue un rôle clé dans le maintien de l’équilibre cellulaire. L’objectif de ce projet est d’évaluer l’impact du métabolisme des polyamines sur le foie et la réponse à la modulation du microbiote intestinal. L’utilisation d’animaux vivants est indispensable car il est actuellement impossible à reproduire, in vitro ou ex vivo, les conséquences et les effets sur l’organisme de la chirurgie hépatique ainsi que la modulation du microbiote intestinal vu sa complexité.

Réduction

Ce projet prévoit l’utilisation d’un maximum de 1600 souris. Pour sa réalisation, des groupes homogènes d’animaux seront utilisés afin de garantir une évaluation statistique robuste des effets analysés. Nous appliquerons des tests statistiques pour comparer l’effet étudié entre les groupes. Dans un souci de réduction du nombre des animaux contrôles, nous chercherons à regrouper les expérimentations lorsque cela est possible. L’étude sera interrompue si les expériences initiales ne confirment pas l’hypothèse de travail. Il est prévu de réaliser une veille bibliographique attentive et continue afin de vérifier que les expériences planifiées n'ont pas déjà été rapportées dans la littérature scientifique existante. Plusieurs tissus seront prélevés et soumis à diverses analyses (immunologiques, histologiques ou de biologie cellulaire et moléculaire) pour extraire le maximum de données de chaque expérimentation. Ces tissus seront également partagés avec nos collaborateurs dans le but de réduire le nombre d’animaux utilisés.

Raffinement

Les animaux commerciaux seront soumis à 7 jours d’acclimatation dès leur arrivée dans la structure. Les conditions d’hébergement seront conformes à la réglementation et adaptées en accord avec le personnel de l’animalerie (les animaux disposeront de nourriture et d’eau ad libitum ; le milieu est enrichi à l’aide de coton de nidification, bâtons à ronger, tunnels en carton, maisonnettes). Les souris seront soumises à un suivi quotidien afin d’évaluer leur niveau de stress et leur poids sera mesuré une fois par semaine tout au long des expériences. Les critères définis pour atteindre un point limite seront strictement appliqués, et les souris seront euthanasiées à la fin de l’étude ou en cas d’atteinte de ces points limites préétablis. Avant l’administration des produits, les sites d’injections seront désinfectés. Les manipulations seront réalisées dans le souci constant de réduire au maximum l’inconfort et la souffrance des animaux (points limites surveillés, anesthésie/analgésie des animaux, utilisation de tapis chauffants). Lors de la chirurgie, l’asepsie et la stérilité du matériel seront respectés. Si les souris apparaissent affaiblies pendant les procédures, la nourriture et l’eau seront mises à l’intérieur de la cage pour leur faciliter l’accès ainsi que du coton pour les réchauffer. Toutes les interventions seront effectuées par des personnes expérimentées et éloignées des animaux hébergés.

Choix des espèces

Le choix d’utiliser la souris dans cette étude est justifié par des considérations scientifiques et éthiques. La souris a une génétique bien caractérisée, ce qui facilite les études génétiques et moléculaires. La souris est largement reconnue et utilisée comme modèle animal standard dans la recherche scientifique, notamment dans les études précliniques. Sa large utilisation au sein de la communauté scientifique internationale permet une meilleure comparabilité des résultats et une meilleure validation des observations entre différentes études. Nous disposons d’installations adaptées pour les souris, ainsi que d’une expertise solide en matière de techniques d’expérimentation animale et de suivi microbiologique et vétérinaire des animaux. Les animaux seront utilisés au stade adulte (à partir de 6 semaines) afin de disposer d’un organisme avec un processus de développement terminé et un système immunitaire actif.

Trois mois et demi seul en cage, sans congénère, pour enregistrer des rythmes individuels. 128 souris et rats roussards vont être utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, le porteur reconnaissant un stress d'isolement d'intensité modérée chez des rongeurs grégaires. À l'issue de cet hébergement, chaque animal subit un prélèvement de sang puis une chirurgie terminale sans réveil, pour mesurer hormones plasmatiques et activation neuronale après supplémentation en tryptophane ou en nicotinamide. Le porteur retient la souris comme modèle nocturne et le rat roussard comme modèle diurne, qualifiant la première de "modèle incontournable" en recherche animale du fait des lignées transgéniques disponibles.

Objectifs

Le tryptophane est un acide aminé essentiel, qui doit être apporté par l’alimentation. C’est un précurseur de nombreuses molécules dont la nicotinamide (NAM), l'une des deux formes de la vitamine B3, ainsi que de neurotransmetteurs comme la sérotonine. Les rythmes circadiens, comme le cycle veille-sommeil ou le cycle alimentation-jeûne, sont contrôlés par des horloges internes dont la principale est localisée à la base du cerveau. Par ailleurs, la sérotonine est un puissant modulateur de la mise à l'heure par la lumière ambiante de l’horloge principale dans le cerveau. Dans ce projet de recherche, nous proposons d’étudier in vivo l’impact d’une supplémentation nutritionnelle 1) en NAM et 2) en tryptophane sur le cycle veille/sommeil, la synchronisation à la lumière et la rythmicité circadienne de la prise alimentaire et du métabolisme. Les expériences seront basées sur la comparaison des effets chez un modèle animal nocturne, la souris et ceux chez un modèle animal diurne, le rat roussard (Arvicanthis).

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus sont tout d’abord une meilleure compréhension de la modulation de la rythmicité circadienne par les facteurs nutritionnels chez des modèles animaux diurnes et nocturnes. Ensuite, si notre hypothèse 2 est validée par des effets positifs de la supplémentation en NAM et tryptophane sur l’amplitude des rythmes circadiens dans notre modèle animal diurne, cela permettra de développer des stratégies d’intervention nutritionnelle pour limiter ou contrecarrer la désynchronisation circadienne et ses effets néfastes sur la santé métabolique. Dans une perspective biomédiacle, la supplémentation alimentaire en NAM ou en tryptophane pourrait ensuite conduire à des traitements nutritionnels chronomodulés pour restaurer une organisation temporelle de forte amplitude chez les personnes âgées et les patients désynchronisés, par exemple, à cause de pathologies ou d’exposition chronique au travail en horaires décalés.

Procédures

Les animaux seront hébergés en cages individuelles pendant 3.5 mois pour mesurer des paramètres métaboliques et circadiens individuels puis soumis à un prélèvement de sang et une chirurgie terminale sans réveil tous deux étant réalisés sur animal anesthésié et analgésié.

Impact sur les animaux

Les animaux seront hébergés en cages individuelles pour enregistrer des variables rythmiques individuelles, ce qui pourra créer un stress d'isolement d'intensité modérée.

Devenir

La mise à mort de tous les animaux est nécessaire déterminer pour les changements plasmatiques des hormones et des métabolites circulants ainsi que l’activation des neurones dans l’hypothalamus en réponse à l'exposition aux deux molécules testées.

Remplacement

La régulation des cycles journaliers de la prise alimentaire et du métabolisme et la détection de la lumière impliquant plusieurs organes à la fois (notamment, rétine, cerveau, foie, pancréas, surrénales, muscles), l’investigation des interactions entre horloges circadiennes et nutrition nécessite l’utilisation de modèles animaux. Ainsi est-il impossible de réaliser ces études sur des organes isolés ou des cultures cellulaires in vitro.

Réduction

Pour les tests in vivo circadiens et métaboliques, le nombre d’animaux proposé (n=8 par condition) est basé sur une évaluation de la puissance statistique qui prend en compte les moyennes et la dispersion des données comportementales recueillies dans des études antérieures. Notre suivi systématiquement longitudinal des animaux pour l’actimétrie et la calorimétrie réduit significativement le nombre d’individus utilisés.

Raffinement

Après 1 semaine de stabulation en cages collectives (n=4/cage), les souris seront ensuite maintenues en cages individuelles pour enregistrer des variables individuelles, circadiennes et métaboliques. Les arvicanthis mâles étant très territoriaux, les mâles sont hébergés dès le sevrage en cage individuelle. Pour limiter ce stress d'isolement chez les rongeurs qui sont des animaux grégaires, un barreau de bois à ronger, du matériel de coton et/ou de la frisure pour faire un nid constitueront un environnement enrichi. Tout au long de la procédure nous ferons un suivi de l'état général de l'animal à l'aide d'une grille de score et nous avons établi des points limites permettant de soustraire l'animal à la souffrance.

Choix des espèces

Pour mieux comprendre les mécanismes mis en jeu, notre projet repose sur l’analyse comparative des réponses comportementales, physiologiques et neuronales entre un modèle animal nocturne et un modèle animal diurne. La souris de laboratoire Mus musculus est une espèce nocturne devenue un modèle classique en nutrition et en chronobiologie. C’est aussi un modèle incontournable en recherche animale par l’existence de nombreuses lignées transgéniques (y compris celles porteuses de mutations, celles avec gènes invalidés, ou avec gènes-rapporteurs). Une fois ce projet achevé, nous envisageons de rechercher les mécanismes moléculaires mis en jeu, en étudiant des souris transgéniques exposées aux mêmes procédures expérimentales. Les rongeurs diurnes tels que le Rat roussard sont des modèles expérimentaux appropriés pour la recherche biomédicale. Leur utilisation dans le projet présent est pertinente pour comprendre les différences de réponses entre espèces nocturnes et diurnes. C’est pourquoi les mêmes expériences seront faites en parallèle chez le Rat roussard, espèce diurne, et la souris nocturne. Jeunes adultes (2 mois) pour étudier un système circadien et un métabolisme matures et non-sénescents.

Une partie des souris est injectée à quinze jours de vie, âge auquel le porteur indique que le foie prolifère encore et permet d'induire l'atteinte hépatique. 840 souris mâles vont être utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré, avec des atteintes du foie légères à modérées déjà observées lors de travaux antérieurs. Le génome du virus de l'hépatite B leur est transféré par injection sous anesthésie, un autre groupe recevant un réactif qui déclenche un cancer du foie, avec un à deux prélèvements sanguins sur des expériences durant de sept semaines à six mois. Toutes sont tuées pour prélever des organes et conduire histologie, virologie et immunologie post-mortem.

Objectifs

Le virus de l’hépatite B (VHB) est le facteur de risque majeur du carcinome hépatocellulaire (CHC). Le CHC est la seconde cause de mortalité par cancer dans le monde. Des travaux de recherche ont montré une corrélation entre certaines formes virales du VHB et la sévérité de l’atteinte hépatique jusqu’au cancer du foie. Ce projet a pour objectif de déterminer le rôle de l'interaction protéine-protéine d'une des protéines de VHB produites par ces formes virales avec une protéine cellulaire dans le mécanisme d'action de la pathogenèse hépatique générée par l'infection par le VHB.

Bénéfices attendus

L'objectif de ce projet est d'avoir une meilleure compréhension des mécanismes associés à la modulation de la pathogenèse hépatique liée à l’infection par le virus de l'hépatite B (VHB), qui pourrait conduire au développement de nouvelles approches thérapeutiques améliorant la prise en charge du carcinome hépatocellulaire de patients. Le virus de l’hépatite B (VHB) est un facteur de risque majeur du carcinome hépatocellulaire (CHC), augmentant d’un facteur x100 ce risque (800 000 décès par an par cirrhose ou CHC associés au VHB). De plus, le CHC est la seconde cause de mortalité par cancer dans le monde. Notre principale hypothèse est que l'interaction d'une des protéines du VHB avec une protéine cellulaire module l'atteinte hépatique. Grâce aux modèles murins, il est possible d'invalider l'expression de cette protéine cellulaire dans le foie, et ainsi réduire l'atteinte hépatique induite par l'infection par le VHB. À terme, ces travaux de recherche pourraient permettre d'interférer sur ces interactions protéiques et, en conséquence, de bloquer la progression de la maladie vers le CHC.

Procédures

Le transfert du génome du virus de l'hépatite B (VHB) sera réalisé sous anesthésie et analgésie sur l'ensemble des souris incluses de 7 à 10 semaines de vie (souris adulte) par injection. Un second groupe de souris vigiles subira une injection unique d'un réactif générant un cancer du foie. Deux groupes supplémentaires de souris recevront une petite injection de substances destinées à activer temporairement leurs défenses naturelles. Ces injections seront effectuées avec précaution, sous anesthésie ou sur animaux vigiles selon les cas, et avec des médicaments contre la douleur si nécessaire, quelques heures avant la fin de l’expérience. La durée de chaque injection est estimée à environ 3 secondes chez les animaux vigiles, et à 5 secondes chez les animaux anesthésiés, incluant la manipulation. Au cours de cette étude, nous serons amenés à prélever du sang. Le nombre de prélèvements varie de 1 à 2 selon la durée de l’expérimentation (de 7 semaines à 6 mois), et la durée totale de chaque acte de prélèvement est comprise entre 30 et 60 secondes. Tous les prélèvements seront réalisés sous anesthésie générale, laquelle apporte également une analgésie efficace, garantissant l’absence de douleur pendant l’acte. À la fin de ce projet, tous les animaux seront euthanasiés par une méthode réglementaire.

Impact sur les animaux

Des études antérieures utilisant les mêmes protocoles ont montré des atteintes hépatiques légères à modérées chez les animaux traités. Les manipulations, en particulier les injections et les prélèvements sanguins, peuvent entraîner un stress modéré. Les injections peuvent provoquer une douleur légère, un petit saignement ou un hématome localisé, généralement transitoires. Les prélèvements sanguins peuvent également induire une douleur légère ainsi qu’un stress transitoire. L’anesthésie peut induire un stress thermique lié à la perte de chaleur corporelle. L’administration de certaines substances peut entraîner une inflammation hépatique, voire, dans certains cas, une tumorigenèse. Des troubles digestifs transitoires peuvent également survenir, sans conséquences durables.

Devenir

L'euthanasie est effectuée, apres anesthesie, afin de prélever differents organes. Ces animaux vont permettre de réaliser de nombreuses analyses post-mortem (histologie, quantification de paramètres cliniques, virologiques et immunologiques...) pour répondre à la question scientifique. Cet acte nécessaire sera réalisé par du personnel compétent et selon les bonnes pratiques d'euthanasie des animaux.

Remplacement

Nous avons précedemment effectué des cultures cellulaires à l'aide de modèles bidimensionnels (2D) et tridimensionnels (3D) pour diverses lignées cellulaires invalidées ou non pour un gène cellulaire afin d'examiner si l'effet de l'expression d'une des protéines du VHB in vitro est modulée. Cette protéine du VHB a des effets intra- et extracellulaires. C'est pourquoi un modèle de co-culture en compartiments séparés a été créé pour examiner les rapports entre les cellules hépatiques, qui expriment cette protéine du VHB, et differentes sous-populations immunitaires présentes dans le foie. Toutefois, il n'existe pas encore de modèle in vitro qui condenserait toutes les cellules présentes autour des hépatocytes dans le foie. Le modèle in vivo est donc indispensable pour déterminer le mécanisme d'action des effets intra- et extracellulaires d'une des protéines du VHB sur la pathogenèse hépatique.

Réduction

Le nombre d'animaux utilisé a été évalué par approche statistique afin que les résultats obtenus puissent être signigicatifs. Certains groupes contrôles seront utilisés pour plusieurs procédures, afin de réduire au maximum le nombre d'animaux utilisés. À la fin des procédures, les souris seront euthanasiées par une méthode réglementaire, et un grand nombre de tissus seront prélevés afin qu'un grand nombre d'analyses puissent être effectuées. Le nombre total de souris mâles à utiliser sera de 840.

Raffinement

Les souris sont hébergées dans une animalerie dont la température et l'hygrométrie sont contrôlées (vérifiée quotidiennement par les techniciens animaliers), avec un cycle de lumière du jour de 12 heures. L'eau et la nourriture sont fournies à tout moment. En outre, les cages seront enrichies de bandes de nidification en kraft et d'un bâton à ronger en bois. Les animaux ne sont manipulés que par du personnel qualifié et sensible au bien-être des animaux. Les procédures nécessitant le sommeil des animaux sont affinées par un protocole d'anesthésie et d'analgésie approprié, la gestion du risque d'hypothermie par l'utilisation d'une lampe chauffante ou d'un tapis chauffant, et l'ajout d'un gel protecteur pour les yeux afin d'éviter la sécheresse oculaire. Des limites sont fixées et respectées pour éviter la souffrance des animaux. Si les signes de douleur persistent ou si les points limites sont atteints, les animaux seront euthanasiés afin d'éviter toute souffrance.

Choix des espèces

Le modèle de souris utilisé dans cette étude est couramment employé en recherche car il permet d’obtenir des résultats fiables. Son système de défense naturelle fonctionne de manière similaire à celui de l’être humain, ce qui facilite l’étude de certaines maladies du foie. Les animaux seront utilisés à deux stades de développement, soit à 15 jours de vie (stade de développement murin pendant lequel le foie est encore en prolifération et permet l'induction de la pathogenèse hépatique), soit de 7 semaines (souris sevrées et adultes) car il est nécessaire que le foie soit mature.