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Neuroprotection des motoneurones de la moelle épinière dans des modèles SLA : mécanismes et biomarqueurs thérapeutiques
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Constituer le dossier d'une demande d'essai clinique de phase I/II, voilà à quoi vont servir 1 732 souris, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère. Elles portent trois lignées transgéniques de sclérose latérale amyotrophique, dont l'une où la souffrance s'installe à l'âge adulte et s'aggrave pendant trois à quatre mois. Chacune reçoit une injection dans le canal rachidien sous anesthésie, puis passe dix à quinze fois quatre tests moteurs, préhension, endurance musculaire, extension des membres et coordination. Le porteur indique que les organismes de réglementation demandent spécifiquement un modèle in vivo, et renvoie au conditionnel le bénéfice pour des patients dont l'espérance de vie reste inférieure à cinq ans après le diagnostic.
Objectifs
Les motoneurones (MNs) de la moelle épinière contrôlent les mouvements volontaires ainsi que la respiration. Dans la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA), ces cellules dégénèrent ce qui entraîne des troubles moteurs. Nous avons identifié une protéine exprimée et sécrétée par les interneurones qui est importante pour la survie des MN. Une injection intrathécale de cette protéine synthétisée au laboratoire permet de bloquer la neurodégénérescence pendant 3 mois, et son injection répétée permet de maintenir l’effet neuroprotecteur sur une durée plus longue. En utilisant trois lignées transgéniques murines validées de la SLA présentant des impacts progressifs sur la survie des motoneurones nous testerons l’effet neuroprotecteur de la protéine recombinante à court, moyen ou plus long terme, en analysant en parallèle le comportement ainsi que les données physiologiques et histologiques des animaux transgéniques et des groupes contrôles appropriés, soit un total de 1732 souris.
Bénéfices attendus
La prévalence des maladies neurodégénératives est en constante augmentation à l’échelle planétaire. En France, la SLA affecte actuellement 5000 à 7000 patients, avec une incidence annuelle proche de 2,5 pour 100 000 habitants. Chez les patients atteints de SLA, les motoneurones (MN) de la moelle épinière contrôlant les mouvements volontaires ainsi que la respiration dégénèrent, ce qui entraîne des troubles moteurs. Cette maladie est progressive et fatale. L’espérance de vie des patients est en général inférieure à 5 ans après établissement du diagnostic. A ce jour, il n’existe pas de traitement pour cette pathologie. En plus de la lourde souffrance pour les patients et leurs proches, le coût de prise en charge pour la santé publique est important. Une protéine recombinante humaine promeut la survie des MN. Ce projet évaluera l'activité de cette protéine dans plusieurs modèles animaux de la SLA. Il permettra notamment d'étudier les biomarqueurs putatifs et d'évaluer l'activité de la protéine par l'analyse d'échantillons de plasma. L’ensemble de ces expériences est d’une importance critique pour permettre la soumission d’une demande d’essai clinique de Phase I/II.
Procédures
Une injection intrathécale sera effectuée sur des animaux anesthésiés ; cette procédure chirurgicale dure environ 15 minutes et sera effectuée une seule fois. Des évaluations de la capacité motrice par 4 tests moteurs seront réalisées 10-15 fois sur animaux vigiles. Les animaux seront soumis à un test de préhension qui durent 2 minutes, un test d’endurance musculaire qui durent 3 minutes, un test d’extension des membres qui durent
Impact sur les animaux
Suite à la chirurgie, il est possible que les animaux soient stressés après réveil, sujets à des fluctuations de poids ainsi que de la douleur locale, ceci pouvant se traduire par une activité/mobilité réduite, une posture voûtée, des problèmes digestifs, une hyperactivité, et des difficultés respiratoires. Les modèles de souris SLA utilisés dans ces expériences perdent progressivement leur capacité motrice à des moments bien définis et prévisibles. Pour le premier modèle, les phénotypes durent plusieurs mois, sont modérés et se déclenchent uniquement après induction. Pour le deuxième modèle, la souffrance est légère et s’installe dans la durée à l’âge adulte. Pour le troisième modèle, la souffrance se déclenche à l’âge adulte et devient de plus en plus sévère pendant 3 à 4 mois.
Devenir
A l’issue de chacune des procédures, les animaux seront mis à mort et leur cerveau, moelle épinière et muscles seront collectés afin de permettre des analyses histochimiques.
Remplacement
L’identification des biomarqueurs affectés par la PER pour utilisation dans des essais cliniques nécessite des modèles animaux de la SLA. Les organismes de réglementation demandent spécifiquement un modèle in vivo de la SLA pour la validation de PER en tant que cible thérapeutique.
Réduction
Les procédures ont été optimisées afin de minimiser le nombre d’animaux à utiliser, grâce notamment à une réalisation séquentielle de nos expériences évitant l’initiation de travaux avant la caractérisation complète des outils et méthodes utilisés. Nous utiliserons mâles et femelles ce qui permettra de réduire le nombre d’animaux à générer dans le cadre de l’élevage maintenu au sein de notre animalerie. Nos travaux antérieurs sur des animaux soumis à une injection intrathécale suivie de plusieurs analyses comportementales nous ont permis de définir le nombre d’animaux par condition expérimentale afin d'obtenir une puissance statistique satisfaisante. Nous effectuerons plusieurs analyses et/ou prélèvements sur chaque souris, ce qui nous permettra de réduire davantage le nombre d'animaux.
Raffinement
Toutes les expériences invasives sont réalisées sous anesthésie générale, associée à un traitement analgésique. Après la chirurgie, les animaux sont transférés dans une cage chauffée jusqu'à leur réveil. Ils sont ensuite hébergés dans leur groupe d'origine, pour éviter le stress de l'isolement, et sont observés et pesés quotidiennement pendant 2 jours avec alimentation plus riche. Pour évaluer les points limites, les animaux seront inspectés quotidiennement afin de détecter les signes d'infection et de douleur (changement de posture, de pelage, d'expression faciale), et des mesures de poids seront prises au moins deux fois par semaine. En cas d'infection ou de signes de douleur, les animaux recevront un traitement approprié. En cas de perte de poids, les animaux seront placés dans des cages chauffées et recevront une alimentation enrichie. Les animaux à mobilité réduite auront de la nourriture et de l’eau au sol pour leur faciliter l’accès.
Choix des espèces
La souris est majoritairement utilisée dans le domaine des maladies neurodégénératives. Son utilisation permet une comparaison directe des résultats obtenus avec les données disponibles dans la littérature scientifique. De plus, un grand nombre de modèles de SLA ont été caractérisés chez la souris. La génétique de la souris est très documentée et proche de l’homme, ce qui en fait un modèle privilégié pour nos travaux visant à préparer une demande d’essai clinique. La SLA est une maladie neurodégénérative mortelle qui affecte de nombreux systèmes chez l'homme. Il a été démontré que les modèles murins récapitulent un certain nombre de ces caractéristiques. Les souris présentent une atteinte multi-systémique, notamment du cerveau, de la moelle épinière, des jonctions neuromusculaires et des muscles, ce qui en fait un bon modèle pour l'évaluation d'agents thérapeutiques potentiels pour la SLA. Ce projet vise à caractériser le rôle neuroprotecteur de PER dans des modèles murins adulte de la maladie SLA étant donné que cette maladie neurodégénérative se déclare normalement chez l’adulte. La maladie sera déclenchée à 2 mois d’âge dans le modèle choisi. Nous prévoyons donc d’injecter la PER après ce stade afin d’évaluer sa capacité à bloquer le phénomène de dégénérescence progressive des motoneurones.
Participation des prostaglandines PGE2 et PGD2 dans la physiopathologie cardiaque secondaire au stress métabolique et au vieillissement chez la souris.
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
Nourries pendant dix semaines d'un régime riche en gras et en sucre qui les rend obèses et peut les rendre diabétiques, 480 souris enchaînent trois séries d'examens aux semaines 1, 8 et 10, échographie cardiaque sous anesthésie, mesure de composition corporelle et test de tolérance au glucose de deux heures quinze. Sept injections dans l'abdomen s'y ajoutent pendant les deux dernières semaines, après des jeûnes de six heures. L'ensemble est rangé dans le niveau de souffrance le plus faible, alors que le porteur décrit des animaux qui se déplacent difficilement, boivent et urinent plus que la normale et ont le pelage graissé. Une partie de ces souris a 20 à 22 mois. Toutes sont tuées à l'issue, le cœur et les vaisseaux prélevés pour y chercher la fibrose.
Objectifs
Les études épidémiologiques montrent une forte augmentation des maladies cardiovasculaires associée au vieillissement de la population mondiale. Le vieillissement du tissu cardiaque s'accompagne d'une diminution progressive de la compliance du ventricule gauche, empêchant un remplissage passif correct. Le coeur est affecté par une perte significative de cardiomyocytes par nécrose et/ou apoptose, tandis que la prolifération des fibroblastes cardiaques augmente et la matrice extracellulaire s'accumule. Outre les caractéristiques de la fibrose, les coeurs des personnes âgées sont plus enclins à développer un dysfonctionnement cardiaque et une fibrose après une lésion de l'organe. D'autre part, le syndrome métabolique observé chez les patients diabétiques ou obèses génère également un remodelage cardiovasculaire et augmente fortement la prévalence de l'insuffisance cardiaque dans ces populations, surtout lorsqu'elles sont âgées. Un phénotype pro-inflammatoire chronique de bas grade apparaît dans le tissu cardiaque vieillissant et diabétique. Ce phénomène s'explique, en partie, par une perte de capacité à résoudre l'inflammation, créant un déséquilibre entre les mécanismes pro- et anti-inflammatoires, et est corrélé à un risque accru de développer des complications cardiovasculaires. Nos études préliminaires ont montré une augmentation importante de la signalisation de la prostaglandine E2 dans le coeur des souris âgées, mais également chez les souris âgées soumises à un régime riche en gras et en sucre. En ce qui concerne la prostaglandine D2, sa fonction n'est pas clairement définie, bien qu'elle soit fortement représentée dans le coeur murin et humain, des effets protecteurs et délétères ont été rapportés sur le coeur et les cardiomyocytes. Néanmoins, la prostaglandine D2, est décrite comme régulatrice du métabolisme et de la sensibilité à l'insuline. La biosynthèse de plusieurs oxylipines apparaît dans les cellules sénescentes et renforce l'arrêt prolifératif des cellules. Sachant qu'il existe une corrélation entre la présence de cellules sénescentes et le développement de l'insuffisance cardiaque, il est pertinent de déterminer le rôle de cette molécule dans le vieillissement cardiaque. A ce jour, le modèle murin est, à nos yeux, indispensable et doit faire suite à nos résultats préliminaires in vitro afin d'asseoir nos hypothèses. Valider notre concept in vivo nous semble obligatoire avant d'envisager toute application chez l'homme.
Bénéfices attendus
Le projet s'inscrit dans les recherches expérimentales pour l'amélioration future de la prise en charge et du traitement de pathologies humaines et le maintien en bonne santé. Il s'intéresse à une cause majeure de la morbimortalité dans les pays dits développés, les maladies cardiovasculaires. La prévalence des maladies cardiaques dans les populations vieillissantes augmente fortement dans nos sociétés, malgré les progrès de la prise en charge. A long terme chez l'Homme, la description de ces atteintes et la compréhension des mécanismes pathologiques nouveaux lors de traitement. Le projet déploie les dernières avancées technologiques pour une meilleure description moléculaire des altérations, une évaluation fonctionnelle approfondie et des essais précliniques de test d'interventions thérapeutiques.
Procédures
Les administrations et les prélèvements peuvent engendrer un léger stress et une douleur légère. Les animaux auront des mises à jeun de 6 heures maximum. Certaines techniques nécessitent une anesthésie, l'animal peut mettre quelques minutes à récupérer. Pour les échographies, l'anesthésie est d'une durée de dix minutes et est répétée 2 à 3 fois selon les groupes ; à la semaine 1, à la semaine semaine 8 et à la semaine 10. Pour les mesures de la composition corporelle, l'acte d'une durée de 2 minutes est répété 2 à 3 fois, en vigile selon les groupes, à la semaine 1, à la semaine 8 et à la semaine 10. Pour le test de tolérance au glucose, l'acte d'une durée totale de 2 heures 15 est répété 2 à 3 fois, en vigile selon les groupes; à la semaine 1, à la semaine 8 et à la semaine 10. Pour le traitement en intrapéritonéal, l'acte d'une durée totale de 10 secondes est répété tous les 2 jours pendant les semaines 9 et 10, soit un total de 7 injections pour les groupes concernés.
Impact sur les animaux
Le régime riche en gras et en sucre induit un phénotype obèse et peut entrainer des difficultés de déplacement des animaux, l'apparition d'un diabète, le graissage du pelage des animaux, une polyurie/polydipsie. Par conséquent, les animaux soumis à un régime riche auront un suivi plus précis avec des remplissages de biberon et des changements de litières plus fréquents si nécessaire. Les administrations et les prélèvements peuvent engendrer un léger stress et une douleur légère. Les animaux auront des mises à jeun de 6 heures maximum. Certaines techniques nécessitent une anesthésie, l'animal peut mettre quelques minutes à récupérer.
Devenir
A l'issue de la procédure, les animaux seront mis à mort. Les tissus/organes et le sang seront prélevés et analysés par différentes approches (histomorphologie, marquages immunohistologiques, expression de gènes et western blot) pour déterminer les processus physiopathologiques intervenant dans le remodelage tissulaire et l'apparition de la fibrose.
Remplacement
Quand cela est possible, le modèle animal sera remplacé par des techniques in vitro. Cependant, il n'existe à l'heure actuelle pas de méthode alternative validée permettant de s'affranchir du modèle animal pour les études de la fonction cardiaque en conditions physiopathologiques.
Réduction
Quand cela est possible, le modèle animal sera remplacé par des techniques in vitro. Cependant, il n'existe à l'heure actuelle pas de méthode alternative validée permettant de s'affranchir du modèle animal pour les études physiopathologiques cardiaques. Les effets du régime seront évalués par différents tests statistiques, soit pour comparer les souris au sein d'un même groupe, soit entre deux groupes, soit entre plusieurs groupes.
Raffinement
Les doublons expérimentaux seront évités, et des mesures strictes seront appliquées afin de réduire la douleur pendant les procédures expérimentales : anesthésie, tapis chauffant, monitoring global de l'animal. Un suivi journalier est mis en place par un zootechnicien qualifié afin de détecter le plus précocement possible la souffrance éventuelle de l'animal, selon une grille de score établie. Les signes de douleur spécifiques de la souris seront surveillés, comme la prostration, la perte de poids, l'absence de toilettage. Le franchissement de ces points limites précoces conduira à la mise à mort de l'animal. Les animaux sont hébergés dans une zootechnie agréée et sous surveillance quotidienne de zootechniciens qualifiés, avec un suivi régulier par notre responsable du bien-être animal.
Choix des espèces
Le remodelage cardiaque murin est bien décrit dans la littératur . Tout comme chez l'homme, la plupart des souris développent un coeur fibrotique et dysfonctionnel en vieillissant, aggravé lors d'un stress métabolique. Les mécanismes gouvernant le remodelage ventriculaire semblent proches de ceux proposés chez l'homme. Les animaux seront utilisés au stade adulte, une partie d'entre eux de 5 à 7 mois et l'autre partie de 20 à 22 mois.
Étude de l’efficacité d’une molécule améliorant la fonction vasculaire dans des modèles de sepsis chez la souris
- Recherche appliquée
- Diagnostic des maladies
- Maladies infectieuses
- Troubles respiratoires
- Recherche fondamentale
- Multisystémique
- Oncologie
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
- Toxicologie et autres tests de sécurité
2 216 souris vont être utilisées dans des procédures classées en niveau de souffrance sévère, toutes tuées pour prélever les organes vitaux. Un sepsis leur est provoqué, avec pour effets annoncés une baisse d'activité, un stress, une chute de température et la mort d'une partie des animaux. Chacune reçoit jusqu'à quatre injections et un prélèvement sanguin à la veine de la queue sur animal vigile, certaines une ponction cardiaque sous sédation profonde. Le porteur attend de cette molécule une preuve de concept sur la protection des vaisseaux sanguins, et ramène le nombre de 2 216 souris à des expériences préliminaires et des tests statistiques adaptés, sans autre précision.
Objectifs
Le sepsis est une complication grave d’origine infectieuse, qui peut être mortelle malgré des traitements souvent coûteux. Il provoque une réaction inflammatoire excessive qui détériore les vaisseaux sanguins et perturbe fortement la circulation. Aujourd’hui, protéger les vaisseaux est devenu une priorité pour mieux soigner cette maladie. Des chercheurs ont identifié une nouvelle molécule capable de renforcer les vaisseaux sanguins. Cette étude vise à évaluer l'efficacité de cette molécule à améliorer la prise en charge du sepsis, et à déterminer dans quelles conditions elle serait la plus bénéfique, seule ou en association avec des antibiotiques.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d’établir la preuve de concept de l’efficacité de cette molécule à protéger les vaisseaux sanguins lors d’une infection grave. À terme, il pourrait ouvrir la voie à de meilleurs traitements contre différentes infections du sang, en précisant comment et quand utiliser cette molécule. Il pourrait aussi permettre d’identifier un marqueur biologique associé, utile pour suivre son efficacité. Cette étape est essentielle pour envisager l’utilisation future de cette molécule dans la prise en charge du sepsis.
Procédures
Les animaux seront soumis à des injections (maximum 4, durée 1 min), à 1 prélèvement sanguin à la veine de la queue (maximum 1, durée 1 min). Ces interventions seront réalisées à l’état vigile. Des animaux seront soumis à des ponctions cardiaques réalisées sous sédation profonde.
Impact sur les animaux
Les injections et prélèvement sanguin réalisé peuvent occasionner un stress et une douleur de courte durée aux animaux. Le sepsis provoqué peut entraîner une diminution d’activité, un stress, une baisse de température et la mortalité des animaux.
Devenir
Une fois les animaux mis à mort, nous prélevons les organes vitaux pour analyse.
Remplacement
Toutes les études préliminaires ont été conduites sur des modèles in vitro, cela nous a permis de sélectionner la molécule la plus pertinente à tester. Cependant le sepsis est une situation complexe impliquant plusieurs organes et systèmes physiologiques à l’échelle de l’organisme c’est pourquoi notre étude nécessite le recours à un modèle animal.
Réduction
Le nombre minimal d’animaux à utiliser a été calculé en se basant sur des expériences préliminaires et des tests statistiques adaptés.
Raffinement
Une surveillance stricte et rapprochée sera assurée. Les cages seront enrichies (coton, maison en carton) pour limiter hypothermie et stress. La réhydratation intrapéritonéale systématique visera à prévenir la déshydratation. Des points limites adaptés permettront l’euthanasie anticipée si nécessaire.
Choix des espèces
La souris est un modèle adapté pour mimer une infection sévère (sepsis) chez l’Homme. Elle permet de reproduire l’ensemble des complications associés à cette maladie, notamment le dysfonctionnement des vaisseaux et d’organes. Nous utilisons des souris femelles et mâles adultes âgés de 10 à 12 semaines. À 10–12 semaines, les souris ont un système immunitaire pleinement développé et stable. Les jeunes souris (moins de 8 semaines) ont des réponses immunitaires encore immatures, tandis que les souris âgées peuvent avoir des altérations immunitaires ou des comorbidités. L'âge de 10–12 semaines représente un compromis idéal pour limiter ces biais. De plus, cet intervalle d’âge est couramment utilisé dans les modèles animaux, ce qui facilite la comparaison des résultats avec ceux d'autres études publiées. Inclure des souris mâles et femelles permet de détecter d’éventuelles différences de susceptibilité, de réponse au traitement ou de physiopathologie entre les sexes — ce qui est important, car le sepsis affecte différemment les hommes et les femmes chez l'humain. Cela répond aussi aux exigences croissantes en matière de rigueur et d’équité biologique.
Le rôle d’une population de lymphocytes dans le développement de la sclérose en plaques chez la souris
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
Deux injections sous-cutanées et deux injections intraveineuses, de cinq secondes chacune, suffisent à déclencher chez 162 souris une sclérose en plaques expérimentale, dans des procédures classées en niveau de souffrance sévère. Le porteur compare ces injections à une vaccination et évoque les douleurs neuropathiques et l'hypersensibilité au froid sur le mode de l'hypothèse, en écrivant qu'il a été "proposé" que les souris malades puissent les développer. Il annonce n'analyser qu'une seule poussée suivie d'une rémission. Toutes les souris sont tuées à l'issue, le porteur indiquant qu'il ne peut pas exclure une santé instable et qu'aucune adoption ni réutilisation n'est possible.
Objectifs
La sclérose en plaques est une maladie au cours de laquelle notre système de défense, le système immunitaire attaque les cellules du cerveau et de la moelle épinière. Cette maladie très invalidante affecte les sujets entre 30 et 40 ans et le nombre de cas augmente considérablement. Elle s’établit par une poussée suivie d’une phase asymptomatique. Aujourd’hui, il n’existe aucun traitement contre cette maladie. Actuellement les approches cliniques consistent à réduire l’inflammation associée à la destruction du cerveau et de la moelle mais n’empêchent pas de nouvelles poussées. Il y a donc un besoin urgent de comprendre comment cette maladie est mise en place et de définir les molécules qui préviennent de son développement. Nous avons découvert un type de globules blancs qui in vitro attaquent les cellules du cerveau et de la moelle. Le développement de ces cellules est bloqué par une protéine que nous avons aussi identifiée. Ce projet vise à fournir la preuve que cette protéine prévient du développement de la sclérose en plaque par son action sur les globules blancs incriminés. Pour cela, nous conditionnerons les souris pour développer une sclérose en plaque par une approche standardisée qui consiste à deux injections favorisant l’activation des globules blancs, comme lors d’une vaccination et leur migration vers le cerveau et la moelle. Le suivi de signes cliniques et de la rémission sera pratiqué. Des approches in vitro et de modélisation informatique sont à l’origine de notre hypothèse. une validation chez un mammifère, tel que la souris, permettra de confirmer que la molécule que nous avons identifiée prévient de la maladie et donc d’ouvrir enfin la voie vers un traitement efficace de cette maladie.
Bénéfices attendus
L’application directe de ce projet est de proposer à la population une thérapie contre la sclérose en plaque en empêchant les globules blancs de détruire les cellules du cerveau et de la moelle.
Procédures
Les animaux recevront deux injections sous-cutanées et deux injections intraveineuses, toutes réalisées sous anesthésie. Un médicament sera administré par voie sous-cutanée. Chaque injection durera environ 5 secondes. À la fin de l’expérimentation, les animaux seront placés sous anesthésie générale profonde, puis une chirurgie terminale sans réveil sera effectuée.
Impact sur les animaux
Comme chez l’homme, il a été proposé que les souris atteintes de sclérose en plaque peuvent développer des douleurs neuropathiques ainsi qu’une hypersensibilité froid. Certains actes d’injection sont assimilable à une vaccination et peuvent causer une douleur au point d’injection.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin des procédures. En effet, la sclérose en plaque évoluant par pousser nous ne pouvons exclure que leur santé sera stable. Il n’est hélas pas possible de faire adopter ou de les replacer voire de les réutiliser.
Remplacement
Des tests in vitro et in silico ont été menés en amont pour évaluer si les cellules que nous pensons dangereuses pour les cellules du cerveau l’étaient. Malheureusement la maladie est complexe et implique le système immunitaire et le système nerveux ( le cerveau la moelle épinière) et seul une approche in vivo nous permettra de démontrer le rôle des cellules incriminées dans la sclérose en plaque et de valider le rôle de la molécule dans la prévention de la maladie
Réduction
Le nombre d’animaux a été réduit a son strict minimum tout en permettant de s’assurer que les résultats seront exploitables. Notre stratégie implique des groupes d’animaux contrôles communs et une réflexion optimale de la génération des animaux. Notre projet implique des étapes clés qui conditionnent la suite des autres étapes. Les organes des souris serviront aussi pour d’autres analyses in vitro ou seront congelés pour être proposés à la communauté scientifique et ainsi réduire le nombre d’animaux en expérimentation.
Raffinement
Le bien-être des animaux est une priorité dans ce projet. Un suivi quotidien sera assuré par la structure du bien être animale afin de détecter rapidement tout signe de mal-être, comme l’isolement, des mouvements anormaux, un ralentissement de l’activité, des selles molles ou un manque de toilettage. Les gestes sont pratiqués régulièrement par du personnel certifié. Pour améliorer leur confort, les souris bénéficieront d’un environnement enrichi comprenant des nids en carton pour se cacher et des bâtonnets en coton cardé pour construire leur propre abri. Les souris étant des animaux sociaux, toutes seront maintenues en groupe afin de respecter leur comportement naturel. Si un isolement doit se faire pour le confort de l’animal, il sera fait au moyen d’un système ne coupant pas le contact olfactif sonore et visuel pour ne pas stresser l’animale et faciliter son retour. Nous sommes conscients que certaines procédures peuvent entraîner un stress ou une douleur. mais tout sera mis en œuvre pour les minimiser. L’anesthésie gazeuse, l’administration d’un antalgique et d’un anesthésique local seront systématiquement utilisés pour limiter la douleur. Une alimentation adaptée sera également mise à disposition avec de la nourriture gélifiée placée au fond de chaque cage pour faciliter l’accès en cas de besoin. Tout au long de l’expérimentation, l’état général des souris sera surveillé de près, en tenant compte de leur comportement, de leur hydratation, de leur poids et de toute réaction inflammatoire éventuelle au site d’injection. Ces mesures, associées à la manipulation des animaux par un personnel formé, garantiront une prise en charge attentive et adaptée afin de réduire au maximum toute souffrance. Il est à noter que comme chez l’homme la maladie comprend des poussées et des phases de rémission. Une seule poussée suivie de rémission sera analysée.
Choix des espèces
La souris, âgée de 2 à 6 mois et de sexe indifférent, développe une sclérose en plaques qui, anatomiquement parlant, est identique à celle de l’Homme. Son système immunitaire et nerveux sont très bien décrits et les outils pour les étudier sont mis en place.
Développement et caractérisation des effets d’un nouveau traitement innovant de la maladie d’Alzheimer à l’aide de modèles murins.
- Maintien des lignées génétiquement modifiées
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Génétiquement modifiées pour accumuler dans leur cerveau les protéines de la maladie d'Alzheimer, les souris de ce projet développent vers six à huit mois des lésions entraînant une paralysie partielle des membres postérieurs et un amaigrissement. 1 284 souris vont être utilisées, 924 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune subit une biopsie de queue au génotypage, puis jusqu'à dix-neuf administrations intranasales sous anesthésie, une à trois séances d'imagerie de trois heures et des tests de mémoire dont une épreuve de nage. Toutes sont tuées à six ou sept mois pour prélever le cerveau, le porteur ajoutant qu'elles ne pourraient de toute façon pas être placées ni réutilisées du fait de leur modification génétique.
Objectifs
La maladie d’Alzheimer est une maladie neurodégénérative incurable qui, en raison du vieillissement croissant de la population, est devenue un problème majeur de santé publique. La maladie d’Alzheimer est caractérisée par l’accumulation anormale de différentes protéines dans le cerveau des patients, qui se propagent d’une région cérébrale à l’autre et se dépose sous forme de plaques ou s’agrège à l’intérieur des neurones. Un obstacle majeur au développement de thérapies efficaces dans la maladie d’Alzheimer repose sur l’existence d'une barrière sang-cerveau qui contrôle les entrées et sorties entre le cerveau et l’extérieur. Cette barrière a pour rôle de protéger le cerveau, cependant, elle rend aussi difficile le passage de molécules thérapeutiques. Ces dernières années, une technologie de petites molécules thérapeutiques, appelée nano-anticorps a été développée, avec un potentiel plus élevé pour traverser cette barrière, diffuser et atteindre ces cibles dans le tissu cérébral. Une approche complémentaire pour contourner cette barrière, consiste à administrer les médicaments par voie nasale. En effet, certaines zones situées à l’avant du cerveau, près du bulbe olfactif (zone du cerveau impliqué dans l’odorat), au-dessus des fosses nasales, offrent un passage plus accessible grâce à de petites ouvertures dans l’os du crâne et permettent ainsi la pénétration accélérée de molécules thérapeutiques. Par ailleurs, il existe des types de matériaux particuliers appelés thermogel qui à température ambiante sont liquides, ce qui les rend faciles à appliquer et qui au contact de la chaleur du corps, se transforment en gel. Cette transformation permet au médicament de rester en place et d’être libéré progressivement sur plusieurs heures. Cela en fait une excellente option pour ce projet, car ils aident les petites molécules thérapeutiques, comme les nano-anticorps, à adhérer à la muqueuse nasale et à atteindre le cerveau plus efficacement. En résumé, ce projet vise à évaluer la combinaison de ces différentes technologies pour le traitement de la maladie d’Alzheimer. Des nano-anticorps visant les agrégats de protéines seront diffusés à partir de thermogels appliqués dans les fosses nasales. Nous déterminerons si cette stratégie, testée chez l’animal modèle de maladie d’Alzheimer (souris génétiquement modifiées pour reproduire des accumulations de protéines), permet de freiner la propagation des lésions et d’améliorer les capacités de mémoire des animaux traités.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à évaluer une stratégie thérapeutique innovante pour le diagnostic et le traitement de la maladie d’Alzheimer. Si les résultats s’avèrent concluants cela pourrait contribuer à évaluer cette nouvelle méthode de diagnostic de la maladie et cette nouvelle stratégie thérapeutique chez l’homme. Ainsi, à plus long terme, ces recherches pourraient donc permettre le développement de stratégies thérapeutiques et diagnostiques innovantes pour les patients et, parallèlement, une meilleure compréhension des mécanismes biologiques à l’origine de la maladie d’Alzheimer.
Procédures
Tous les jeunes souriceaux produits auront un prélèvement, à l’état vigile, d'un fragment de l’extrémité de la queue pour définir leur patrimoine génétique (moins d’une minute par animal, une fois). Une partie des animaux recevra une seule administration de notre thérapie ou son contrôle. Cette administration sera réalisée (durée de l’administration : 45 secondes environ) sous anesthésie générale pour une durée de maximum 5 minutes Pour une partie de ces animaux des séances d’imagerie par résonance magnétique (IRM) seront effectuées avant et, ou, après l’administration : 1 à 3 séances d’IRM (3 heures maximum par séance, à 44h d’intervalle minimum), le tout sous anesthésie générale. Si la mise en place du thermogel est validée sur les procédures précédentes, une autre partie des animaux recevra plusieurs administrations de notre thérapie ou son contrôle (19 administration au total, durée de chaque administration : 45 secondes environ), le tout sous anesthésie générale (durée de maximum 5 minutes).Ces animaux réaliseront ensuite des tests comportementaux visant à évaluer leur mémoire (des objets et des lieux) : 2 tests répartis sur une durée de 9 jours. Le premier test sera composé de 3 essais de 10 minutes répartis sur 3 jours, et le deuxième test consistera en 4 essais par jour pendant 5 jours (essais de 90 secondes maximum) puis 1 essai de 90 secondes maximum le sixième jour. A la fin des expériences les animaux seront euthanasiés par une méthode règlementaire.
Impact sur les animaux
Les souris transgéniques utilisées dans cette étude présentent des signes cliniques et développent vers l’âge de 6 à 8 mois (parfois plus tôt) des lésions cérébrales entraînant une paralysie partielle des membres postérieurs. Ce tableau clinique s’accompagne d’un amaigrissement. Les animaux ressentiront une légère et brève douleur au moment du prélèvement du fragment de queue pour définir leur patrimoine génétique. Un léger saignement est à prévoir. Les administrations et examens d’imagerie sont réalisés sous anesthésie générale et donc sont associés aux risques anesthésiques suivants : risque d’hypothermie, risque de déshydratation et risque d’anomalies cardiaques et respiratoires. Le risque sera très faible pour les administrations puisque la durée d’anesthésie sera inférieure à 5 minutes. Les administrations pourront générer une légère douleur et un inconfort et possiblement des saignements locaux limités. Les tests comportementaux impliqueront un stress lié au placement dans un nouvel environnement et un risque d’hypothermie lorsque l’animal sera mouillé.
Devenir
A l’issue de toutes les procédures, l’ensemble des animaux seront euthanasiés d’une part pour le prélèvement de leurs cerveaux post-mortem à visée d’analyse et d’autre part parce qu’ils ne pourront pas être replacés ou réutilisés du fait de leur modification génétique.
Remplacement
L’étude préclinique, fondamentale ou appliquée de la maladie d’Alzheimer, nécessite le recours aux modèles animaux, seuls à même de reproduire le contexte physiologique de cette pathologie neurodégénérative complexe. Il n’est donc pas possible de substituer aux souris transgéniques une alternative non-animale. En effet les études in vitro, dans des cellules, ne permettent pas d’évaluer l’effet de thérapies sur des fonctions complexes (comme la mémoire ou d’autres fonctions mentales). Dans le cadre de ce projet les études vitro ont permis de sélectionner les meilleurs agents thérapeutiques à tester sur l’animal. Par ailleurs les travaux sur les modèles souris qui miment les lésions et les symptômes de la maladie humaine ont permis ces dernières années des avancées importantes dans le domaine thérapeutique, notamment le développement d’anticorps qui ont ensuite été testés avec succès chez l’homme.
Réduction
Le nombre d’animaux pour ce projet (1284 souris) est réduit au maximum. Nous piloterons notre élevage de manière raisonnée afin de ne produire que le nombre d’animaux nécessaire pour nos lots expérimentaux et nos recherches. La taille des groupes d’animaux utilisés pour les études a été définie en fonction de nos expériences antérieures et des données de la littérature. Les résultats seront analysés avec les tests statistiques appropriés. Les animaux surnuméraires produits seront cédés, dans la mesure du possible, pour être utilisés dans d’autres projets.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans un établissement agréé, dans des conditions conformes à la réglementation en vigueur pour l’espèce. Ils bénéficieront d’un enrichissement de leur environnement (coton ou kraft pour faire un nid, bâtonnets de bois à ronger, maisonnettes). Un programme de suivi rapproché des lignées de souris modèles de maladie d’Alzheimer est mis en place afin de détecter l’apparition de symptômes cliniques liés à la modification génétique. Ce suivi sera réalisé à partir de 5 à 6 mois en fonction de la lignée et permettra de détecter les animaux avec des signes cliniques et de prendre des mesures adaptées. Le suivi rapproché des animaux au cours de la phase d’élevage et d’expérimentation permettra d’identifier l’atteinte de points limites et d’intervenir le plus précocement possible pour minimiser toute souffrance animale. La biopsie de queue pour connaitre le patrimoine génétique des animaux sera de la plus petite taille possible, elle sera réalisée dans un endroit calme et le petit sera replacé immédiatement après le geste avec sa mère et le reste de la portée. Il sera surveillé immédiatement puis environ 30 minutes après pour s’assurer qu’il ne saigne pas et qu’il soit bien pris en charge par sa mère. Pour prendre en charge les différents risques liés à l’anesthésie générale des animaux plusieurs mesures seront mises en place (tapis chauffant, réhydratation, surveillance rapprochée de la sédation). Une surveillance post-anesthésie sera également mise en place. Pour vérifier l’innocuité et la tolérance de nos administrations intranasales, nous ferons un suivi rapproché des animaux traités afin d’assurer une prise en charge rapide des éventuelles gênes ou douleurs qui pourraient être visibles avec l’avis du vétérinaire. Enfin, l’étape d’évaluation de la mémoire repose sur des comportements spontanés et innés de l’animal, n’impliquant pas de stress majeur. Nous réaliserons des périodes d’habituation à l’expérimentateur et au nouvel environnement avant les tests pour minimiser le stress induit. Pour l’épreuve de nage les essais seront espacés d’une heure minimum pour minimiser la fatigue motrice (pas d’épuisement des animaux) et le risque d’hypothermie sera minimisé par le séchage régulier des souris.
Choix des espèces
Les souris sont des modèles particulièrement pertinents et largement utilisés dans la recherche, notamment pour l’étude du système nerveux. Leur génome est connu et de nombreux outils sont disponibles pour le modifier, permettant ainsi d’introduire des mutations génétiques spécifiques pour la modélisation de pathologies humaines. Dans le cadre de notre projet 2 lignées transgéniques d’intérêt nous permettront de mener à bien nos recherches. Nous utiliserons ces souris transgéniques qui développent des lésions similaires à celles des patients atteints de maladie d’Alzheimer. Il n’existe pas à notre connaissance de modèle autre que ces souris transgéniques permettant d’atteindre les objectifs du présent projet. Les animaux produits seront prélevés pour connaitre leur patrimoine génétique à l’âge de 7 à 10 jours après leur naissance. Cet âge est choisi car il permet de bénéficier de la cicatrisation rapide observée chez les jeunes animaux et de connaitre très tôt leur génotype. Toutes les expérimentations visant à évaluer notre thérapie seront réalisées sur l’animal à l’âge adulte. Les administrations seront effectuées sur les animaux jeunes adultes (âgés de 2 à 7 mois). Dans le cadre diagnostique, les administrations intranasales et examens d’imagerie associés seront initiés à 6 ou 7 mois (lésions denses). Les traitements thérapeutiques seront eux initiés à 2 ou 3 mois (début des lésions) sur une durée de 4 mois avant évaluation comportementale. L’euthanasie des animaux sera réalisée à l’âge de 6,2 ou 7,2 mois. L’évolution des lésions pourra ainsi être évaluée et leur régression après traitement mesurée.
Etude de la formation des cellules responsables de la réponse immunitaire médiée par les anticorps
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système immunitaire
Gavées à deux et trois jours de vie, amputées d'un fragment de queue entre le cinquième et le onzième jour, puis soumises adultes à une injection et à six prélèvements sanguins, 1 968 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger pour 240 d'entre elles et modéré pour 1 728. Toutes sont tuées à la fin pour analyse. Le porteur précise que seule l'injection sous-cutanée se fait sous anesthésie, les autres gestes étant pratiqués sur animal vigile parce qu'ils sont courts et maîtrisés par l'opérateur. Il justifie l'effectif par la seule affirmation d'avoir retenu le minimum permettant des résultats statistiquement significatifs, sans donner ni calcul ni taille de groupe.
Objectifs
La production d’anticorps protège contre des pathogènes mais provoque aussi l’autoimmunité, comme la maladie de Sjögren ou l’arthrite rhumatoïde. La production d’anticorps implique un type de cellule particulier, appelé cellules dendritique folliculaire, qui se retrouve dans les ganglions lymphatiques et la rate. L’origine de ces cellules et leur mécanisme de différenciation ne sont pas bien connus, ce qui empêche la découverte de nouveaux médicaments contre ces maladies autoimmunes. Ce projet vise à mieux comprendre l’origine de cette cellule et à étudier l’implication d’un récepteur, qui pourrait alors être ciblé par de nouveaux médicaments.
Bénéfices attendus
Ces résultats apporteront à court terme des données importantes sur le développement du système immunitaire et la réponse immune. Etant donné que la protéine étudiée est actuellement ciblée en thérapie contre la sclérose en plaque, ces résultats auront des retombées à moyen terme sur une nouvelle application dans des maladies impliquant le système immunitaire comme l’auto-immunité.
Procédures
Des souris nouveau-nés sont soumises à un gavage à jour 2 et à jour 3 (durée < 1 min). Les juvéniles (entre jour 5 et jour 11 après naissance) sont soumis à une biopsie de queue pour déterminer une mutation génétique (durée < 1 min). Les souris adultes sont soumises à une injection (durée < 1 min) et à 6 prélèvements de sang (durée du prélèvement < 2 min). L’injection par voie sous-cutanée s’effectue sur animal anesthésié. Les autres interventions se feront sur animal vigile car il s'agit de gestes courtes et qui sont parfaitement maitrisés par l'opérateur.
Impact sur les animaux
Le gavage, l’injection des produits et le prélèvement sanguin peuvent être source de stress et de l’anxiété pour l’animal pendant quelques secondes. L’immunisation peut conduire à une inflammation au site d’injection.
Devenir
Mise à mort de toutes les animaux à fin du projet pour analyse post-mortem
Remplacement
Il n’est pas possible de remplacer les animaux car les mécanismes cellulaires et moléculaires régulant le développement du système immunitaire ne peuvent pas, à l’heure actuelle, être reproduits de manière reproductible et juste par des expériences en culture cellulaire.
Réduction
Les sites et la fréquence des interventions ont été choisis de manière à pouvoir diminuer la variabilité inter-expérimentale. Le nombre d'animaux par groupe a été défini afin d’utiliser le minimum d’animaux tout en assurant l’obtention de résultats statistiquement significatifs.
Raffinement
Les souris sont hébergées en groupe dans une animalerie agrée avec un statut sanitaire contrôlé. Elles sont hébergées dans des cages enrichies par fratrie tout en respectant le nombre de souris admises. Si un animal devient agressif, il est aussitôt séparé du groupe. Les souris sont observées quotidiennement par un personnel expérimenté avec une mise en place de points limites évalués à l’aide d’une grille d’observation de critères définis. Des actions prévenant une possible stress ou inconfort sont entrepris. Les point limites ont été mis en place et seront appliqués.
Choix des espèces
Le modèle murin a été choisi pour connaitre l’origine des cellules dendritiques folliculaires et tester la fonction d’un récepteur dans leur formation. Ce projet nécessite alors une bonne connaissance des organes lymphoïdes, les ganglions et la rate, où se trouvent ces cellules. Chez la souris, les structures des ganglions et de la rate sont bien connues et en plus sont identiques à l’homme. De plus, la souris étant bien étudiée du point de vue génétique, est un très bon modèle d’étude pour ces travaux qui reposent sur des modifications génétiques. Les souris sont étudiées à un âge où le système immunitaire est mature (à partir de 4 semaines). Des nouveau-nés ont également été choisis, pour mieux étudier le développement le du système immunitaire impliquant la formation des cellules folliculaires dendritiques.
Utilisation de faibles doses d’interleukine 2 dans un modèle murin d’autisme médié par une activation immunitaire maternelle pendant la grossesse
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système immunitaire
- Système nerveux
210 souris vont être utilisées, 150 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, la plupart tuées à l'issue pour prélèvements et 60 femelles réutilisées dans d'autres accouplements ou d'autres projets. Trente femelles gestantes reçoivent une injection destinée à activer leur système immunitaire, pour que leur descendance développe un phénotype autistique. Une partie des 180 petits reçoit ensuite de la vitamine D dans son alimentation pendant six semaines et passe un test comportemental de quatorze heures, l'autre partie est opérée sous anesthésie et tuée sans réveil. Le porteur écrit que le projet répond aussi à la "nécessité" d'obtenir des données complémentaires in vivo en vue d'une publication, ce qui rend selon lui l'utilisation d'animaux "indispensable".
Objectifs
Les troubles du spectre autistique (TSA) touchent une personne sur 100. Il s’agit d’un trouble neurodéveloppemental caractérisé par des anomalies de la communication sociale ainsi que des comportements stéréotypés et des intérêts restreints. Cependant, derrière cette définition générale se trouve un spectre clinique large et hétérogène. Récemment, la piste d’une activation du système immunitaire de la mère durant la grossesse (MIA) a été suspectée par des études épidémiologiques puis confirmée par des modèles animaux. Grâce à une collaboration étroite entre psychiatres et immunologistes, des données cliniques combinées avec des modèles animaux, nous permettrons de mieux comprendre les toubles autistiques des patients. En effet, dans notre projet,nous allons développer des modèles murins d’autisme liés à une MIA afin de mieux comprendre et de caractériser expérimentalement les conséquences de ces modifications neuro-immunologiques in vivo. Nous examinerons également le comportement de ces modèles animaux. Nous explorerons donc, sous des angles très divers, les relations entre immunologie et susceptibilité aux troubles du spectre autistique.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus sont multiples: 1- Permettre une meilleure compréhension des mécanismes pathologiques en lien avec l'immunité dans le champ de l'autisme 2- Identifier des sous-groupes homogènes de patients à l'aide de biomarqueurs diagnostiques 3- Développer une prise en charge thérapeutique spécifique pour ces patients
Procédures
Dans le cadre de ce projet, des femelles gestantes recevront une injection (animal vigile, 1 fois, quelques secondes) afin d’induire le modèle de troubles du spectre autistique dans la descendance qui sera étudié. Une partie de la descendance recevra une injection (animal vigile, 1 fois, quelques secondes) ou une supplémentation en vitamine par l'alimentation à visée thérapeuthique (animal vigile, 6 semaines en continu) et suivra un test comportemental non stressant (animal vigile, 1 fois, 14h avec enrichissement, accès à l'eau et la nourriture et en groupe). L'autre partie sera soumise à une chirurgie sans réveil (animal sous anesthésie et analgésie, 1 fois, 5 minutes) a des fins de meilleurs compréhension des mécanismes pathologiques.
Impact sur les animaux
L'injection d'une molécule pourra induire une douleur légère de courte durée aux femelles gestantes et va induire un phénotype de comportement autistique dans la descendance. Le changement de régime pourra induire une baisse de la consommation alimentaire de manière transitoire en raison de la néophobie du modèle animal. Une partie des animaux aura une chirurgie sans réveil. L'anesthésie lors de cette chirurgie pourra entrainer une hypothermie ou encore une détresse respiratoire. L'autre partie des animaux recevra une injection et suivra un test comportemental. L'injection peut induire un stress et une douleur légère de courte durée. Le test comportemental peut générer un stress transitoire.
Devenir
Une partie des femelles impliquées et produites dans le projet pourra être réutilisée. Les autres animaux seront euthanasiés afin de réaliser des prélèvements nécessaires pour des analyses.
Remplacement
Un organisme vivant est nécessaire pour étudier les acteurs mis en jeu dans le développement du cerveau et la mise en place des processus comportementaux de socialisation. Ils sont donc nécessaire dans la mise en oeuvre de ce projet. Il n’est pas possible de recréer in vitro la complexité d’un organisme entier avec tous les acteurs cellulaires rentrant en jeu dans les processus d'interactions sociales. Ce projet répond également à la nécessité d'obtenir des données complémentaires in vivo en vue d'une publication, rendant l'utilisation d'animaux indispensable.
Réduction
Au total 30 femelles et 180 petits de la descendance seront utilisés pour ce projet. Le nombre total d’animaux impliqués sera réduit au minimum. Les 15 mères n'ayant pas reçu d'injection induisant de l'inflammation, seront réutilisées pour d'autres accouplements programmés. De plus les 45 femelles issues de mère contrôle pourront être réutilisées dans d'autre projets. Concernant les tests comportementaux nous avons utilisés le nombre minimum d'animaux afin d'assurer la fiabilité des résultats avec une puissance suffisante. Par ailleurs, dans la suite, seuls les males seront utilisé pour la biologie et le comportement.
Raffinement
Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation. Les animaux sont hébergés avec leurs congénères en portoirs ventilés avec un système d’abreuvement automatique et un accès ad libitum à la nourriture et l’eau. Le milieu est enrichi avec deux enrichissements minimum et les animaux sont vérifiés quotidiennement. Le projet a été mis au point afin de permettre une interprétation fiable des résultats dans le respect du bien-être animal. Les injections sont réalisées rapidement par du personnel formé afin de limiter le stress des animaux. Les croquettes supplémentées en vitamine D sont de consistance normale et ne nécessite donc pas d'enrichissement particulier. Le système du test comportemental permet de maintenir les animaux en groupe ce qui réduit aussi le stress des animaux en procédure. La procédure chirurgicale sera effectuée sous anesthésie et analgésie et elle sera sans réveil. Ainsi, la douleur et le stress sont limitées en apportant des soins adaptés ainsi qu’une surveillance attentive accompagnée de points limites suffisamment prédictifs et précoces.
Choix des espèces
La souris est un modèle validé en immunologie et particulièrement pour les études de développement de nouvelles immunothérapies. De plus, les comportements pro-sociaux de la souris commencent à être de mieux en mieux connus, même si les aspects liés à la communication chez ce modèle demandent à être approfondis, elle représente un modèle de choix pour l'analyse des comportements autistiques Les femelles seront utilisées entre 10 et 12 semaines pour la reproduction, à cet âge les femelles sont robustes et fertiles. Afin de compléter nos précédents résultats les mâles seront ensuite utilisés entre 8 semaines pour compléter nos précédents résultats et assurer la reproductibilité et 24 semaines afin de completer nos résultats pour évaluer le maintien de l'éfficacité clinique à long terme
Inflammation et autophagie : etude de la modulation de l’inflammation et l’autophagie sur la perméabilité de la barrière hématoencéphalique (BHE) et les transformations hémorragiques lors des accidents vasculaires cérébraux (AVC) ischémiques
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Toutes tuées pour des analyses post-mortem du cerveau, 720 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, réparties en vingt-quatre groupes de trente. Chacune subit une craniotomie de soixante-dix minutes pour accéder à l'artère cérébrale moyenne et provoquer un accident vasculaire ischémique, puis deux séances d'imagerie sous anesthésie, à 24 heures et à cinq jours. Trente souris âgées de dix-huit mois sont incluses pour observer l'effet du vieillissement. Le porteur affirme que des techniques de remplacement n'apporteraient pas le même niveau d'information et présente la souris comme le meilleur compromis entre pertinence scientifique et sensibilité de l'espèce.
Objectifs
Ce projet cherche à comprendre comment l’inflammation et certains mécanismes cellulaires favorisent la fragilisation des vaisseaux cérébraux et les saignements lors des AVC ischémiques. En utilisant des inhibiteurs ciblant l’inflammation et les réponses cellulaires, nous analyserons leur impact sur la fragilité des vaisseaux après un AVC. Nous étudierons aussi le rôle d’une protéine produite par les cellules des vaisseaux sanguins en cas de stress ischémique, ainsi que l’influence du vieillissement. Ce dernier étant un facteur de risque clé dans les AVC, régulant les mécanismes cellulaires d’intérêts dans cette étude. Ce projet vise à mieux comprendre ces mécanismes pour proposer de nouvelles cibles thérapeutiques pour les traitements de cette pathologie.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d’apporter de nouvelles connaissances sur les mécanismes impliqués dans la perméabilité de la BHE et les transformations hémorragiques après un AVC ischémique afin de pouvoir proposer de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement de cette pathologie.
Procédures
Les animaux seront soumis à une chirurgie permettant l'accès à l'artère cérébrale moyenne par craniotomie sous anesthésie générale et couverture analgésique d'une durée de 70 minutes par animal. Les animaux seront également soumis à des acquisitions par imagerie par résonnance magnétique (IRM) à 24h et 5 jours après l’induction de l’AVC, sous anesthésie générale. Une partie des animaux seront soumis à la pose de cathéters intraveineux, et une autre partie des animaux recevront des injections intrapéritonéales.
Impact sur les animaux
Les nuisances et effet indésirables étant susceptibles d'apparaître chez les animaux seraient : - une perte de poids anormale (nuisance modérée associée à l'état post chirurgie) - des douleurs post-chirurgie (nuisance modérée associée à la chirurgie) - du stress induit par les déplacements des cages, la chirurgie, la manipulation des animaux par l'expérimentateur, les situations de réveil (nuisance modérée) - des déficits fonctionnels et/ou cognitifs (nuisance modérée associée à la chirurgie)
Devenir
Tous les animaux utilisés au cours du projet (720) seront mis à mort pour les analyses post-mortem.
Remplacement
Les procédures expérimentales ne peuvent pas être remplacées par d'autres méthodes expérimentales n'impliquant pas l'utilisation d'animaux vivants car des techniques de remplacement ne sont pas susceptibles d'apporter le même niveau d'information. Nous avons sélectionné le modèle présentant le meilleur compromis entre pertinence scientifique et sensibilité de l’espèce. La souris est avec le rat l’espèce animale la plus étudiée dans le domaine de l’inflammation et l’ischémie cérébrale. La physiopathologie est donc globalement établie, ce qui nous permettra d’interpréter nos résultats de manière fiable. L’ensemble des acquis et des connaissances dont nous disposons rend cette espèce particulièrement intéressante dans le cadre de notre étude.
Réduction
Nous utiliserons le nombre minimal d’animaux afin de souscrire au principe de réduction. Le nombre d’animaux utilisé est déterminé en fonction de la spécificité/sensibilité des méthodes utilisées, et selon nos travaux précédents publiés et la littérature. 720 souris seront nécessaires pour réaliser cette étude, et l’utilisation d’outils d’imagerie non invasive permettant de mesurer les lésions cérébrales et l’inflammation cérébrale permet de réduire significativement le nombre d’animaux utilisés. Le nombre d’animaux utilisés dans ce projet (nombre d’animaux total : 720) a été évalué via un test d’analyse de puissance (α=0.05 ; β=0.8). Notre projet comporte 24 groupes expérimentaux de 30 souris, soit 720 souris.
Raffinement
Afin de souscrire au principe de raffinement, les animaux seront anesthésiés durant chaque procédure. Les animaux recevront une injection sous-cutanée d’analgésique pour prévenir toute douleur occasionnée par la procédure. Les expériences seront réalisées par du personnel qualifié en respectant les règles de bonnes pratiques de laboratoire pour le respect des animaux, tout en veillant à ne pas dépasser les points limites fixés au préalable. Le bien-être des animaux sera suivi bi-quotidiennement par du personnel qualifié 5j/7 et quotidiennement pendant les week-ends et jours fériés, et cela pendant toute la durée du projet. Les animaux seront hébergés dans des cages standards répondant aux normes européennes actuelles (Directive 2010/63/UE). Pour éviter de stresser les animaux, les cages seront isolées de tout bruit extérieur et l’accès à l’eau et à la nourriture sera ad libitum. Enfin, une importance particulière sera apportée au bien-être des animaux. Tout sera mis en œuvre pour réduire l’angoisse, la souffrance et la douleur de chaque animal, pouvant être occasionnées pendant le projet. Les expériences seront réalisées par du personnel qualifié tout en veillant à ne pas dépasser les points limites fixés au préalable : signes de douleurs extérieures indexés sur le grimace-scale souris, absence de réaction, perte de poids. Les principes éthiques et les standards de raffinement seront utilisés jusqu’à la mise à mort de l’animal. Après le réveil des animaux à l'issue de la chirurgie, les animaux seront observés jusqu'à l'obtention d'un comportement animal normal. La moitié de la cage des animaux sera placée sur une couverture chauffante leur donnant le choix quant à la température de la cage. De la nourriture humidifiée sera déposée dans la cage pour un accès plus simple à l'alimentation après la chirurgie. Le transport des animaux en salle d'expérimentation sera réalisé en limitant les secousses et le bruit. La température en salle d'expérimentation est contrôlée et adaptée au bien-être des animaux.
Choix des espèces
La souris (mus musculus) est l’espèce de référence pour l’étude de l’inflammation et l’ischémie cérébrale. L’anatomie et la physiologie de la circulation cérébrale sanguine de la souris sont également bien connues et sont semblables par leurs grands traits à celles de l’homme. L’ensemble des connaissances et des acquis dont nous disposons au laboratoire et dans la littérature rend cette espèce particulièrement intéressante pour étudier la réponse inflammatoire suite à un AVC ischémique. es souris utilisées dans cette étude seront âgées de 8-12 semaines correspondant à un stade jeune adulte (n=690) ainsi que des souris agées (18 mois) (n=30). Ces stades sont classiquement utilisés dans la littérature pour l’étude de la neuroinflammation et des AVC.
Mécanismes neurobiologiques impliqués dans la compulsion à consommer de la nourriture sucrée chez le rat.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Une chirurgie crânienne de deux heures, l'implantation d'un dispositif d'enregistrement, puis cent jours d'isolement et soixante-sept jours consécutifs de restriction alimentaire : 1 488 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués pour prélever le cerveau. Les tests de compulsion associent une récompense sucrée à des stimulus électriques, jusqu'à quatre-vingts sessions d'une heure par animal. L'objet déclaré est de comprendre pourquoi certaines personnes résistent mal aux aliments sucrés, et de tester si la modification d'un gène du système endocannabinoïde prévient ou corrige ce comportement chez le rat. Le porteur ramène la justification de ces 1 488 rats à un calcul statistique dont il ne donne ni les paramètres ni les tailles de groupes.
Objectifs
Ce projet cherche à mieux comprendre pourquoi certaines personnes ont du mal à résister à manger des aliments très sucrés, même si cela peut être mauvais pour leur santé (comme l’obésité ou le diabète). Ce comportement ressemble parfois à une addiction, un peu comme avec la drogue, où la personne continue même si elle sait que c’est mauvais. Nous souhaitons observer ce qui se passe dans le cerveau quand un animal mange de façon compulsive (c’est-à-dire sans pouvoir s’arrêter), pour cela nous nous concentrerons sur deux parties du cerveau : le striatum et le cortex insulaire. D’abord, nous mettrons en place un système pour enregistrer l’activité des neurones dans ces zones. Cela permettra de voir comment le cerveau réagit quand l’animal mange trop de sucre. Ensuite, nous regarderons si l’activité de ces neurones change quand l’animal commence à avoir un comportement compulsif. Cela nous aidera à mieux comprendre ce lien entre le cerveau et le comportement. Dans les étapes suivantes, nous étudierons un gène particulier lié à un récepteur appelé endocannabinoïde, par deux approches : 1.Prévenir la compulsion en modifiant ce gène avant que le comportement apparaisse, pour voir si cela peut empêcher le problème. 2.Soigner en modifiant le gène après que la compulsion soit installée, pour voir si cela peut réduire ou faire disparaître le comportement. Au total, il y a donc quatre étapes dans ce projet : • Les deux premières servent à observer et comprendre le fonctionnement du cerveau. • Les deux dernières testent des solutions pour prévenir ou soigner le comportement compulsif chez l’animal. Grâce à ce travail, nous espérons mieux comprendre le rôle du cerveau et de certains gènes dans la compulsion alimentaire, et évaluer l’efficacité de certaines stratégies pour réduire cette compulsion.
Bénéfices attendus
Cette recherche vise à mieux comprendre ce qui se passe dans le cerveau lorsqu’on mange de façon compulsive (c’est-à-dire sans pouvoir s’arrêter), en étudiant deux zones importantes du cerveau : le striatum et le cortex insulaire, qui jouent un rôle dans ce type de comportement. Nous nous intéressons également à un gène du système des endocannabinoïdes qui est un système qui influence l’appétit et le plaisir. En changeant l’activité de ce gène chez des animaux, nous observeront comment cela modifie le fonctionnement du cerveau et le comportement alimentaire. - À court terme, cette étude permet de mieux comprendre comment fonctionne le cerveau dans les cas de compulsion alimentaire. Ce savoir est très utile pour faire avancer la recherche scientifique. - À moyen et long terme, ces découvertes pourraient aider à créer des traitements pour les personnes qui souffrent de troubles alimentaires, en ciblant plus précisément les zones ou mécanismes du cerveau impliqués. Mais il faut bien comprendre que cette étude est encore préliminaire : elle est faite sur des animaux, donc on ne peut pas encore utiliser les résultats directement chez l’humain. Le but est d’abord de poser les bases pour de futures recherches qui, elles, pourraient aboutir à des traitements pour les humains.
Procédures
Sur animaux anesthésiés : - chirurgie crâniale pour injections pour moduler l'activité neuronale et implantation du dispositif d’enregistrement de l’activité des neurones : 1 fois (2 heures par animal, pour 848rats). - chirurgie crâniale pour injections pour moduler l’expression d’un gène : 1 fois (2 heures par animal, pour 640rats) Sur animaux vigiles : - 40 sessions de mesure de compulsion (1 session / jour, 60minutes/session, pour 640rats) - 80 sessions de mesure de compulsion (1 session / jour, 60minutes/session, pour 320rats) - enregistrement de l’activité cérébrale (6 sessions maximum, 1 session / jour, 60minutes/session pour 848 rats)
Impact sur les animaux
Les nuisances attendues pour ce projet sont : -Chirurgies : inconfort au réveil (maximum 2 heures), et douleur postopératoire minorée par des antalgiques (pendant 2 jours) -Dispositif de mesure de l’activité cérébrale : gène légère pendant 100 jours maximum - Isolement nécessaire dès lors que l’animal est équipé avec le dispositif de mesure de l’activité cérébrale : cause un stress modéré pendant 100 jours maximum. -Restriction alimentaire nécessaire pour l’induction et la mesure de la compulsion : léger stress pendant les 3 premiers jours de la restriction alimentaire (la restriction dure pendant 67 jours consécutifs) -Les tests de compulsion sur animal vigile avec stimulus électriques induisent un stress modéré (20 secondes de stimulus cumulé par session de 60 minutes, pendant 20 sessions).
Devenir
Tous les animaux, à l’issue des procédures seront mis à mort afin de prélever le cerveau pour des études moléculaires.
Remplacement
Ce type de recherche, visant à comprendre les mécanismes comportementaux et neurobiologiques impliqués dans la compulsion à consommer de la nourriture sucrée peut-être uniquement menée sur un animal vivant. En effet, l’étude du comportement nécessite la présence de réseaux neuronaux intacts et fonctionnels qui sont uniquement accessibles dans des modèles d’animaux intègres et donc vivants. Après vérification, il n’a pas été trouvé de test in vitro ou in silico permettant d’effectuer cette recherche et il n’est donc pas envisageable d’utiliser des méthodes de substitution à l’animal entier.
Réduction
Dans cette étude, nous faisons tout pour utiliser le moins d’animaux possible tout en obtenant des résultats fiables. Nous adoptons une démarche par étape avec la réussite d’une étape qui conditionne la réalisation de la suivante. Ainsi le nombre d’animaux indiqué est donc un maximum. Nous utilisation un calcul avec une méthode statistique pour déterminer le nombre d'animaux à utiliser par lot permettant l'obtention de résultats robustes malgré la variabilité biologique.
Raffinement
Le bien-être des animaux est pris en compte à chaque étape par une surveillance régulière de l’état de santé des animaux (alimentation, apparence, comportement) et des actions seront mises en place en cas de problème(s) observé(s), avec la mise en place d’une grille de score, l’utilisation de points limites adaptés, gradés, précis et spécifiques, d’un arbre décisionnel et de critères d’intervention et d’arrêt de souffrance suffisamment précoces. Un animal atteignant un des points limites définis nécessitant une intervention est pris en charge sans délai. Les procédures débuteront après une période d’acclimatation à l’animalerie de 10 jours minimum. Lors des chirurgies un recours à une anesthésie générale, additionnée d’une anesthésie locale en présence d’antalgiques, ainsi que d’un maintien de la température par tapis chauffant sera effectué. Un traitement antalgique sera poursuivi en postopératoire durant 48heures, soit une couverture totale de 72 heures. Une semaine avant les enregistrements de l'activité neuronale, les rats seront connectés par la fibre optique dans une cage opérante pendant 5-10 minutes / jour pour une habituation.
Choix des espèces
Le rat est l’animal le plus utilisé pour l’étude de l’addiction et de la compulsion dans les modèles animaux.En effet, les rats montrent des comportements compulsifs vis-à-vis des récompenses similaires à ceux de l’humain. Nous utiliserons des rats avec un niveau de consanguinité limité ce qui permet une certaine variabilité génétique entre les individus pour un meilleur reflet de ce que l’on trouve chez l’humain. Dans cette étude, nous utiliserons des rats « jeunes adultes » de 7-8 semaines au début du projet afin de limiter le risque de variabilité qui pourrait être lié à l’utilisation de rats en phase d’adolescence (juvéniles).
Étude du potentiel thérapeutique de l’inhibition d’un transporteur de glucose (SGLT2) dans l’insuffisance ventriculaire droite chez le rat
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
200 rats vont être utilisés, 160 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, tous tués pour analyser leur cœur et leurs poumons. Une chirurgie de 25 minutes installe une insuffisance cardiaque droite chronique, suivie d'une échocardiographie sous anesthésie chaque semaine pendant quatre ou huit semaines. Le porteur décrit des douleurs thoraciques, une forte fatigue, une mobilité réduite, de l'inconfort respiratoire et un essoufflement à l'effort, tout en affirmant que les conditions d'entretien sont contrôlées pour que les animaux ne subissent aucun stress. Il conclut qu'aucune simulation in vitro ou in silico ne reproduit la mise en place de cette insuffisance et que l'étude ne peut se faire sans ce modèle de cerclage chez le rat.
Objectifs
L'hypertension pulmonaire (HTP) est un groupe de maladies rares et sévères qui touchent environ 1% de la population mondiale et dont la survie à long terme est très limitée. En effet progressivement les patients atteints d'HTP développent une insuffisance ventirculaire droite (IVD). Cette insuffisance ventriculaire droite correspond à un mauvais fonctionnement du ventricule droit, qui va amener à un mauvais fonctionnement du ventricule gauche et donc de tout le cœur, qui à terme entraine le décès des patients. Actuellement l'IVD n'est ciblée par aucun médicament. L'objectif du projet est donc d'améliorer la compréhension de l’insuffisance ventriculaire droite et de déterminer si l’inhibition in vivo, d'un transporteur de glucose, serait bénéfique pour réduire le développement l'IVD, ce qui permettrait d'ouvrir le champ à des nouveaux candidats thérapeutiques pour cette maladie.
Bénéfices attendus
La réalisation de ce projet permettra de confirmer l’implication d'un transporteur de glucose (SGLT2) dans le développement de l’insuffisance ventriculaire droite, et permettra de déterminer s’il est possible de repositionner les inhibiteurs de SGLT2 dpour réduire l'insuffisance ventriculaire droite. Au vu de l'absence de thérapeutique curative pour lutter contre le développement de l’insuffisance ventriculaire droite, ce projet présente une utilité majeure dans la prise en charge de ces malades.
Procédures
Le début de protocole commence par l'induction de l'insuffisance ventriculaire droite, qui sera réalisée par chirurgie sous anesthésie générale et analgésie (25 min par animal). Tous les animaux subiront des échocardiographies, une fois par semaine (pendant 4 ou 8 semaines selon le protocole) réalisées sous anesthésie générale (15 min par animal). A la fin des procédures, tous les animaux subiront un prélèvement sanguin à la veine caudale ainsi qu'un dernier bilan de ses fonctions cardiaques sous anesthésie générale (25 min par animal, J28 ou J56).
Impact sur les animaux
Comme décris précédemment, les procédures chirurgicales conduiront au développement d'une insuffisance cardiaque droite chez tous les animaux opérés. Celle-ci va dans un premier temps engendrer des douleurs au niveau thoracique pour l’animal. Puis à une forte fatigue conduisant à une mobilité réduite de l'animal, surtout dans les premiers jours post-chirurgies. Enfin, cela conduira également à des effets secondaires important tels que de l'inconfort respiratoire ou encore de l'essoufflement à l'effort. En effet, une maladie dite « chronique » va alors se mettre en place comme chez l’humain. Les réveils des anesthésies réalisées pour les échographies peuvent également être une source de stress pour l'animal. Tout comme le gavage ainsi que la contention pour réaliser les traitements. Les animaux auront également une prise de sang en fin de protocole sous anesthésie peuvent également être source de nuisance pour l’animal.
Devenir
Euthanasie de tous les animaux pour analyses post-mortem sur le coeur et les poumons.
Remplacement
L’objectif de recherche est d’étudier et de comprendre le rôle du transporteur SGLT2 dans le développement de l'insuffisance ventriculaire droite et de déterminer si ce transporteur peut être une nouvelle cible thérapeutique dans l'hypertension pulmonaire en ciblant directement le ventricule droit. Le recours à des animaux se justifie par la nécessité d’étudier la fonction cardiovasculaire dans un contexte dit normal ou sain (physiologique) et un contexte ou l'animal est malade (physiopathologique). Il se justifie par l'impossibilité de simuler ex vivo, que ce soit in vitro ou in silico, la mise en place de cette insuffisance ventriculaire droite qui est un processus complexe. L'obtention des nouvelles connaissances, nécessaires à une meilleure compréhension de la maladie et de futures thérapies, recherchées par cette étude ne peuvent donc pas avoir lieu sans l'utilisation de ce modèle de banding et donc de rats.
Réduction
Les fonctions cardiovasculaires seront étudiées par des méthodes non invasives chaque semaine (échocardiographie) permettant de limiter le nombre d'animaux utilisés. Un dernier bilan de leur fonction cardiaque est réallisé à la fin de l'expérimentation afin de collecter un maximum de données. Le nombre total de rats utilisés sera de 200 sur l'ensemble de l'étude en combinant plusieurs approches expérimentales sur le même animal. Des expériences de biochimie et de biologie moléculaire à partir des différents tissus collectés et des études sur cellules isolées seront également effectuées. Le test statistique adéquat (test Wilcoxon-Mann-Whitney avec une valeur alpha de 0,05 et une valeur Beta de 0,1) permet de bien définir le nombre d’animaux nécessaires à cette étude.
Raffinement
Une semaine d’acclimatation sont prévues à l’arrivée des animaux. Toutes les procédures seront pratiquées en utilisant des anesthésiques par voie gazeuse (Isoflurane®) et des analgésiques (Buprecare®) afin de minimiser le stress des animaux. L'eau ainsi que la nourriture sera en illimité pour les animaux. De l'enrichissement sera ajouté dans les cages des animaux. La procédure conduira à une insuffisance cardiaque droite, les animaux seront donc surveillés quotidiennement (évaluation de la présence de points limites précoces, notamment la perte de poids, qualité de la fourrure et posture des animaux en post-chirurgie) et leur entretien sera effectué dans des conditions soigneusement contrôlées pour s'assurer que les animaux ne subissent aucun stress.
Choix des espèces
Les rats sont des modèles standards de maladies cardiovasculaires. Ils présentent une anatomie vasculaire et des caractéristiques hémodynamiques similaires à celle de l’homme. De plus notre équipe travaille en routine avec des modèles expérimentaux utilisant les rats pour l’étude de maladies vasculaires pulmonaires et cardiaque. Jeune adulte (8 semaines, 200g à 250g). A ce stade de développement (pleine phase de croissance) l’induction de l’insuffisance ventriculaire droite est plus rapide. De plus, chez l'Homme l'hypertension pulmonaire et l'insuffisance ventriculaire droite se développe chez les jeunes adultes.
Les vésicules extracellulaires comme approche thérapeutique dans un modèle d’ischémie cérébrale chez le rat
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Une perte de poids supérieure à 15 pour cent, des troubles neurologiques persistant plus de 48 heures ou un refus de boire au-delà de 24 heures déclenchent la mise à mort. 240 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués à l'issue pour prélever le cerveau. Chacun subit une heure de chirurgie pour provoquer une ischémie cérébrale, une injection dans la carotide et deux séances d'imagerie, 120 d'entre eux passant en plus des tests de marche spontanée, de latéralisation et de mémoire à court terme. Le porteur annonce une récupération complète de l'état général en une semaine et attend de cette combinaison de vésicules extracellulaires et d'une molécule mimétique un impact socioéconomique très important.
Objectifs
Dans le cadre de développement de traitements permettant de protéger et/ou réparer le cerveau après un AVC, ce projet a pour but dd’évaluer une nouvelle thérapie combinant les vésicules extracellulaires (VE) et un traitement moléculaire mimétique des héparanes sulfates, à la suite d’une ischémie cérébrale chez le rat. Les effets bénéfiques des VE et du traitement moléculaire, administrés séparément, ont déjà été montrés dans des modèles in vitro et in vivo, y compris dans notre laboratoire. Les VE seront issues des cellules souches mésenchymateuses (CSM) humaines préalablement traités ou non par le traitement moléculaire.
Bénéfices attendus
Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent un problème majeur de santé public. Ils représentent la 2ème cause de mortalité et la 1ère cause d’handicap chez l’adulte. Plusieurs facteurs de risque favorisent le déclenchement de cette pathologie dont l'hypertension artérielle chronique qui est le facteur de risque le plus important. Dans les AVC de types ischémiques, la thrombolyse et la thrombectomie mécanique sont les seules interventions approuvées par les autorités de santé. Cependant, ces interventions ne sont applicables que chez une minorité de patients. Aussi, il est crucial de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les AVC. Dans ce contexte, notre projet devrait permettre le développement d’une nouvelle intervention thérapeutique associant les VE et le traitement moléculaire pour protéger et réparer le cerveau et améliorer la récupération neurologique après un AVC. L’impact socioéconomique d’un tel développement sera très important.
Procédures
Les animaux sont soumis à plusieurs types d’interventions : - Chirurgie (induction de l’AVC sous anesthésie générale) : 1 heure maximum par animal, réalisée une seule fois sur chaque animal, les 240 animaux sont concernés. - Injection intra-carotidienne (animal anesthésié) : 1 fois (1 h après l’induction de l’AVC) ; 5 min maximum par animal, les 240 animaux sont concernés - Séances d’imagerie cérébrale : réalisées sous anesthésie générale pour visualiser l’ischémie. Il s’agit de deux séances (à 24h et 14 jours après ischémie) d’une durée maximum de 10-15min par rat. 240 animaux sont concernés. - Evaluations comportementales : les tests de comportement réalisés ont pour but l’évaluation de l’état général de l’animal (la marche spontanée, fonctionnement de différents membres …), la latéralisation après ischémie, la mémoire à court terme ainsi que la composante spatiale de la mémoire à court terme. De plus, le dysfonctionnement sensorimoteur et l’asymétrie motrice seront évalués. La durée minimale est de 10min jusqu’à 30min. 120 rats sont concernés. L’objectif est de quantifier les déficits moteurs et la récupération fonctionnelle. - Chirurgie sans réveil pour prélèvement du cerveau : sous anesthésie profonde précédée d’une couverture antalgique administrée 30 min auparavant. La durée est de 15-20 min par rat. 240 rats sont concernés.
Impact sur les animaux
Dans le modèle d’ischémie, les nuisances attendues sont directement liées à l’induction de l’ischémie et aux manipulations associées. L’anesthésie générale préalable, induite par l’isoflurane, est considéré comme nuisance légère. L’occlusion temporaire d’une artère cérébrale entraîne des déficits neurologiques transitoires (hypoactivité, troubles locomoteurs) et une perte de poids d’environ 15 % pendant les 3 à 4 jours suivants, qualifiés de nuisances modérées. Ces altérations sont généralement réversibles, avec une récupération complète de l’état général en une semaine. La procédure se termine par une mise à mort sous anesthésie profonde, sans nuisance perçue. Toutes ces nuisances seront prises en compte dans la définition des points limites.
Devenir
A la fin de chaque procédure, les animaux sont mis à mort dans le but de récupérer les cerveaux pour des analyses en post-mortem.
Remplacement
L’AVC, une pathologie complexe, fait intervenir différents acteurs moléculaires et cellulaires (y compris neurones, les cellules gliales et les cellules endothéliales). Bien que des tests aient déjà été réalisés sur des modèles cellulaires in vitro, pour l’instant, il n’existe aucun modèle de substitution qui permet de mimer, dans sa complexité, la physiopathologie de l’AVC.
Réduction
L’utilisation des méthodes d’investigation non invasives telles que l’imagerie par IRM et les tests de comportements se conforme à la réglementation en vigueur dans le respect de la réduction du nombre d’animaux. Celles-ci permettent de suivre l’évolution de l’AVC à différents temps sans nécessité d’euthanasier plusieurs animaux à chacun de ces temps. Chaque animal est dans ce cas son propre contrôle ce qui permet de réduire le nombre d’animaux nécessaires pour l’étude. Dans le but de pouvoir réaliser des tests statistiques, l’estimation du nombre d’animaux par groupe est basée sur les données de nos études antérieures chez le rat et la réalisation d’un test de puissance statistique. Ces simulations ont permis de mettre en évidence un nombre minimum de 37 animaux par groupe pour obtenir une différence significative. En raison d’une certaine variabilité observée sur les différents modèles d’ischémie cérébrale ainsi que les tests comportements au sien de l’équipe, nous estimons que le nombre d’animaux doit être augmenté à 40 animaux par groupe. Ce nombre de 40 animaux est cependant un nombre maximum et pourra être revu à la baisse durant l’étude. Les résultats de la première cohorte nous permettront de réaliser des statistiques séquentielles et ainsi de décider du nombre d’animaux à inclure dans la deuxième cohorte pour obtenir des résultats significatifs et ainsi de réduire le nombre d’animaux au total.
Raffinement
Dès leur arrivée, les animaux seront mis en groupe sociaux (2 rats par cage) dans des cages standards répondant aux normes en vigueur. Ils auront un temps d’adaptation avant toute expérimentation. Ils bénéficieront également d’enrichissement via des stimulations sensorielles par différents objets disposés dans les cages afin de favoriser l’exploration et le bien-être. Tout au long du protocole, un personnel compétent surveillera les animaux afin de déterminer leur état (poids, apparence physique) et la mise en place, si nécessaire, de mesures afin d’améliorer le bien-être animal. Cette évaluation sera réalisée quotidiennement pendant la première semaine après ischémie ensuite 2 fois par semaine durant le reste du protocole. Enfin, les différents protocoles ont été pensés de manière à limiter la souffrance animale par l’administration d’agents analgésiques et anesthésiques appropriées et par le choix de points limites cohérents. En cas de dégradation de l’état général, un arbre décisionnel sera appliqué : -Observation d’un signe léger à modéré : surveillance renforcée, environnement adapté, administration d’analgésique si nécessaire -Persistance ou aggravation malgré les soins : évaluation par une personne compétente ou le vétérinaire -Atteinte d’un ou plusieurs critères d’arrêt (points limites) : mise à mort sous anesthésie profonde suivi d’une mise à mort. Les critères d’arrêt incluent : perte de poids supérieure à 15%, troubles neurologiques sévères persistants (> 48h sans amélioration), refus de s’alimenter ou boire > 24h, souffrance non soulagée malgré les soins. L’ensemble des protocoles est conçu pour minimiser les douleurs, grâce à l’utilisation d’analgésiques adaptés, ainsi qu’une réflexion préalable sur la limitation des nuisances liées aux interventions.
Choix des espèces
Le rat est l’espèce animale qui a été la plus étudiée dans le domaine de l’ischémie cérébrale : les modèles d’ischémie focale sont bien connus et de nombreux mécanismes de cette pathologie ainsi que des essais de neuroprotection ont ainsi été étudiés chez cette espèce animale. En effet, l’anatomie ainsi que la circulation cérébrale sanguine du rat sont bien décrites et, par ses grands traits, semblables à celles de l’Homme. De plus, cette espèce se prête facilement à l’étude fine des capacités sensorimotrices et cognitives par l’intermédiaire de tests comportementaux appropriés. L’ensemble des connaissances et des acquis dont nous disposons au laboratoire et dans la littérature rend cette espèce particulièrement intéressante pour l’étude de l’ischémie cérébrale. Les animaux utilisés ont un poids d’environ 250-350 g, âgés de 7-8 semaines au début du protocole, ce qui correspond à la maturité cérébrale adulte. Nous effectuerons notre modèle sur des adultes pour comparer les données obtenues avec la majorité des données déjà disponibles sur les modèles d’AVC chez le rat. De plus, chez l’Homme, les AVC surviennent très majoritairement chez l’adulte.
Compréhension des mécanismes moléculaires d’adaptation des neurones thalamiques à l’altération de l’expérience visuelle dans l’amblyopie, une des principales causes de malvoyance qui touche 2 à 5 % de la population mondiale. MODIFICATION
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Pour reproduire l'amblyopie, une paupière est suturée en quatre points chez des ratons avant l'ouverture de leurs yeux, entre le douzième et le vingt-deuxième jour de vie. 144 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous tués pour prélever le tissu cérébral, dont neuf en chirurgie terminale sans réveil ajoutée par cette version modifiée du projet. L'intervention dure dix minutes, après quoi les ratons sont rendus à leur mère. Le porteur annonce une surveillance quotidienne du risque d'infection, d'arrachement des points de suture et d'isolement, l'animal touché étant écarté du lot et tué immédiatement.
Objectifs
Notre équipe a le projet de décrypter les mécanismes de plasticité neuronale mis en jeu dans l’amblyopie, une pathologie dont la conséquence première est une vision anormale. Elle est l’une des principales causes de malvoyance qui touche 2 à 5 % de la population mondiale. Ce n’est pas une maladie de l’œil, le récepteur visuel étant normal mais du système nerveux intégrateur. L’acuité visuelle à la naissance est faible à cause de l’immaturité du système nerveux visuel. Pendant une période de forte plasticité neuronale chez le petit enfant, des différences de réfraction, d’alignement entre les deux yeux ou une opacité d’un œil amènent à un défaut d’intégration des signaux neuronaux provenant de l’œil faible. Le traitement, seulement possible avant 6-7 ans, se fait d'abord en corrigeant le défaut visuel, puis en rééduquant l’œil amblyope par pénalisation de l’œil dominant. Ce projet propose de déterminer les mécanismes moléculaires et cellulaires de la plasticité cérébrale au cours du développement des neurones du corps genouillé lateral dorsal (dLGN), premiers relais thalamiques de la stimulation visuelle en mimant l’amblyopie sur le rat Long Evans par suture d’une paupière avant l’ouverture des yeux. MODIFICATION DE PROJET INITIAL SANS AJOUT D’ANIMAUX CAR NECESSITE D’UNE CHIRURGIE TERMINALE POUR LA PREPARATION ET LA COLLECTE D’ORGANE EN VUE D’ANALYSE POST MORTEM.
Bénéfices attendus
L’amblyopie est un déficit visuel fonctionnel chez l’humain qui, s’il n’est pas traité dans une période de temps limité avant 6-7 ans, est irréversible. C’est la principale cause de malvoyance qui touche 2 à 5 % de la population mondiale. Le but de ce travail est d’identifier les mécanismes neuronaux à l’origine de la perte de réponse du cortex cérébral aux stimuli visuels dans l’objectif d’allonger la fenêtre thérapeutique au-delà de l’enfance.
Procédures
Suture de la paupière (4 points de sutures) sur un matelas chauffant sous anesthésie profonde associée à une analgésie locale oculaire. Après le réveil les ratons sont remis à la mère . Durée totale de l’intervention : 10 minutes. CHIRURGIE SANS REVEIL POUR PRELEVEMENT D’ORGANE SOUS ANESTHESIE PROFONDE ET ANALGESIE LOCALE ET GENERALE POUR 9 ANIMAUX PARMI LES 144 DU PROJET.
Impact sur les animaux
Suite à la procédure de privation visuelle monoculaire par suture palpébrale, l’apparition d’effets indésirables sera contrôlée quotidiennement, en particulier : - risque d’infection au niveau des points de suture - risque d’arrachement des points de suture - risque comportemental (isolement, perte de mobilité).
Devenir
Euthanasie préalable au prélèvement du tissu cérébral sur lequel seront réalisées les expérimentations.
Remplacement
L’utilisation d’animaux à des fins scientifiques est indispensable dans le cadre de ce projet dans la mesure où il est nécessaire de priver le système nerveux d’entrées sensorielles au cours du développement. L’utilisation de culture de neurones est donc naturellement exclue.
Réduction
La réduction du nombre d’animaux sera faite -Grâce à l’utilisation de rat des 2 sexes. - En multipliant le nombre d’expérimentateurs qui travaillent en parallèle sur le cerveau d’un rat sacrifié pour les mesures des phénomènes électriques des neurones, leur durée de survie étant limitée. -En miniaturisant le matériel cellulaire à prélever pour les analyses biochimiques grâce à l’utilisation de technologies de dernière génération de grande sensibilité. -En maintenant une formation régulière du personnel sur les techniques de sutures de paupières par les praticiens hospitaliers de notre laboratoire
Raffinement
Suture de la paupière (4 points de sutures) sur un matelas chauffant sous anesthésie profonde associée à une analgésie locale oculaire. Après le réveil les ratons sont remis à la mère en vérifiant que celle-ci les reprend bien en charge. Ils sont ensuite surveillés quotidiennement par un personnel expérimenté. En cas de problème lié à la suture (par exemple infection) l’animal sera écarté du lot et sera immédiatement euthanasié pour éviter toute souffrance.
Choix des espèces
Le rat est le modèle animal le plus utilisé actuellement dans la littérature pour l’étude des mécanismes neuronaux de plasticité du système visuel. Notre laboratoire a acquis depuis quelques années une grande expertise dans le domaine de l’électrophysiologie neuronale, en particulier chez le rat. Nous avons choisi de mener notre étude sur des rats Long Evans dont l’acuité visuelle est supérieure à celle des rats Wistar habituellement utilisés au laboratoire. Les animaux seront utilisés entre J12 et J22, période critique de développement de la fonction visuelle.