Recherche fondamentale

Tuées à l'issue parce que leur obésité, selon le porteur, leur interdit d'être maintenues en vie, 160 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie est rendue obèse par un régime à 60 % de lipides, les autres le sont par une mutation du gène de la leptine qui les rend morbidement obèses dès la cinquième semaine de vie. Elles reçoivent une ou deux injections d'un nanocatalyseur dans les coussinets graisseux de l'abdomen, dix minutes d'exposition à une lampe infrarouge, des prélèvements sanguins, un passage en cage à métabolisme et deux heures à 4 °C. Le porteur qualifie ce composé de "traitement révolutionnaire" qui "ouvre sans conteste des perspectives thérapeutiques prometteuses", alors que l'étude décrite est son premier test sur un animal vivant.

Objectifs

L'obésité est une pandémie mondiale. En 2019, un indice de masse corporelle supérieur à la norme a causé 5 millions de décès. Ceci suggère un besoin urgent de nouveaux traitements. Le brunissement du tissu adipeux blanc est une nouvelle cible thérapeutique prometteuse pour lutter contre l’obésité. En effet, pour mieux combattre le froid, les cellules adipeuses brunes produisent des protéines transformant l’énergie graisseuse en chaleur et brûle ainsi les calories stockées. Chez l’homme, le tissu adipeux est constitué à 95% de graisse blanche et 5 % de graisse brune. Il a été montré que l’activation spécifique de certaines protéines du tissu adipeux blanc permet sa transformation en tissu adipeux brun et ainsi l’élimination des calories excédentaires sous forme de chaleur. Plusieurs molécules agissant sur la voie de signalisation intracellulaire des récepteurs régulant la fonction des adipocytes pour augmenter le métabolisme oxydatif, ont déjà été développées mais elles ont toutes montré des effets secondaires délétères Dans ce projet, nous avons développé un nanocatalyseur induisant la transformation des cellules adipeuses blanches en tissu adipeux brun. Les études préalables que nous avons faites in vitro ont montré qu’il induit un renouvellement important des adipocytes, et reste non toxique pour ces cellules. Pour tester son effet in vivo, nous voulons cibler le tissu adipeux blanc de souris obèses par injection du nanocatalyseur dans les coussinets adipeux abdominaux. La présence d’acides gras sera contrôlée dans le sang, l’urine et les féces avant l’injection puis 15 et 30 jours après l’injection. La pesée des souris sera réalisée quotidiennement ainsi que le contrôle de la prise de nourriture et d’eau. L’étude sera réalisée sur 2 modèles de souris obèses : des souris nourries avec un régime riche en lipides et des souris génétiquement obèses. La 1ère étape est un test unique fait sur un petit nombre d’animaux afin de vérifier l’innocuité du catalyseur et de déterminer la dose optimale à utiliser. La 2ème étape permettra de tester 4 structures de nanocatalyseur différant de quelques acides aminés et de déterminer celle qui est la plus efficace et la plus fonctionnelle. Un replicat unique du protocole utilisant la structure du nanocatalyseur la plus efficace sera ensuite réalisé pour asseoir la robustesse statistique des résultats en vue de les publier.

Bénéfices attendus

Ce projet s'inscrit dans le cadre du développement d'un composé anti-obésité visant l'humain. Ce nanocatalyseur multifonctionnel qui comprend de l'hème et des acides aminés, ouvre sans conteste des perspectives thérapeutiques prometteuses pour le traitement de l’obésité et plus largement pour traiter les maladies cardiovasculaires. C’est un traitement révolutionnaire ayant une application à visée humaine personnalisée là où les traitements médicaux traditionnels ont leurs limites. L’étude décrite dans ce projet constitue la première étape testant la fonctionnalité in vivo chez la souris de ce nanocatalyseur transformant les cellules adipeuses blanches en tissu adipeux brun après tout un travail de mise au point préalable in silico et sur culture cellulaire in vitro. C’est une étape clé dans la réalisation de ce nouveau traitement contre l’obésité. Le nombre d’animaux utilisé pour chaque étude est minimisé, l’étude exploratoire déterminera la concentration de nanocatalyseur optimale et l’étude confirmatoire, la structure la plus fonctionnelle et efficace.

Procédures

Au cours du projet, les animaux recevront une injection unique de biocatalyseur lors de l’étape 1 et deux injections à un mois d’intervalle lors de l’étape 2. Liste des interventions faites sous anesthésie gazeuse : -l’injection du nanocatalyseur dans les coussinets graisseux de la souris d’une durée de 20 secondes. -l’exposition de l’abdomen des animaux à une source de lumière infrarouge commerciale (à usage médical) pendant un maximum de 10 minutes juste après l’injection du nanocatalyseur. -les prélèvements sanguins d’une durée de 1 min chacun. Liste des interventions faites sur animal vigile : -La récupération de selles et d’urine après avoir mis les animaux en cage à métabolisme pendant 30 min. En cage à métabolisme, les souris ont un accès libre à la nourriture et à la boisson. - Le test de tolérance au froid (4°C) d’une durée de 2h, nous utiliserons une caméra infrarouge avancée pour surveiller sans contact et en permanence la température cutanée des souris. Les souris dont la température cutanée aura baissé de plus de 1°C par rapport au début de l’expérimentation seront remises à température ambiante et réchauffée sous une lampe infra rouge médicale.

Impact sur les animaux

L’injection du nanocatalyseur dans les coussinets adipeux de la souris peut engendrer une légère douleur, ainsi que l’exposition consécutive de l’abdomen des animaux à une source de lumière IR (à usage médical) pendant 10 minutes. Le prélèvement sanguin peut également être douloureux. Bien que peu probable, la toxicité potentielle du nanocatalyseur est aussi à envisager dans les effets indésirables attendus sur les animaux particulièrement lors de la 1ère étape du projet. L’état d’obésité obtenu chez les groupes de souris ayant une alimentation enrichie en lipides ainsi que l’état d’obésité avéré des groupes de souris obèses génétiquement est à prendre en compte dans les nuisances potentielles attendues sur les animaux même si des mesures de suivi, de soins et de conditions d’hébergement seront prises en conséquence. Avec l’âge et la prise de poids, ces animaux seront en perte de mobilité. Ils seront susceptibles de développer des maladies métaboliques chroniques. L’exposition au froid est également à considérer.

Devenir

Les animaux sont euthanasiés en fin de procédure car leur autopsie et les prélèvements de coeur, de foie et de rein de tissu adipeux blanc et brun sont nécessaires pour compléter notre étude. De plus, ce sont des animaux obèses qui ont des facteurs de comorbidité importants et ne peuvent être maintenus en vie.

Remplacement

Le recours à la pratique sur animal pour valider la fonctionnalité thérapeutique de ce nanocatalyseur est essentiel. Cette validation arrive au terme de plusieurs longues étapes de mise au point in silico et d’études de sa fonctionnalité in vitro. Il a d’abord été élaboré in silico en utilisant des logiciels de conception. Son efficacité et sa toxicité ont également été évaluées in silico au moyen de logiciels puis il a été testé in vitro sur culture de cellule. Toutes les expériences in vitro possibles ont été réalisées au préalable. Tous les critères étant validés, il doit être testé in vivo car les expériences sur la souris constituent l'étape ultime dans le développement de cette nouvelle thérapie et ne peuvent être remplacées par des méthodes alternatives. Nous avons fait tout notre possible pour remplacer l’expérimentation sur l’animal qui arrive en bout de chaine d’étude et seulement après la validation des tests in vitro et de l'étape 1 in vivo.

Réduction

Lors de la 1ère étape du projet déterminant la dose optimale de nanocatalyseur à utiliser, un total de 16 souris nourries avec un régime riche en lipides et 16 souris génétiquement obèses seront utilisées. La 2ème étape du projet permettra de tester 4 structures différentes de nanocatalyseur et de préciser celle qui est la plus efficace et la plus fonctionnelle. Un replicat unique du protocole utilisant la structure du nanocatalyseur la plus efficace sera ensuite réalisé pour valider statistiquement les résultats en vue de les publier. Pour la 2ème étape du projet, avec l’aide d’un biostatisticien, nous avons établi : -qu’un protocole type utilisera 16 souris nourries avec un régime riche en graisses et 16 souris génétiquement obèses -que 4 protocoles types seront réalisés pour tester les 4 structures de nanocatalyseur (1 structure de nanocatalyseur par protocole type). - que la structure du nanocatalyseur déterminée comme étant la plus fonctionnelle et la plus efficace pour le brunissement des adipocytes donnera lieu à un replicat unique du protocole type en vue d’asseoir la robustesse statistique des résultats et de les valider statistiquement. Sur 2 ans, nous utiliserons un total de 160 souris maximum et moins si les résultats escomptés sont obtenus avant. Pour le test au froid, nous n’utiliserons pas de groupes d’animaux supplémentaires. Le nombre de souris utilisées par lot est calculé au plus juste pour interpréter et valider statistiquement les résultats. Les groupes de souris témoins négatifs de la 1ère étape du projet seront réutilisés dans l’étape 2 et non pas en surnuméraire. La taille de l'échantillon a été estimée selon des hypothèses appropriées et les résultats seront analysés avec un test statistique approprié. Selon ces hypothèses, nous avons obtenu une taille de groupe de huit animaux. Les animaux seront assignés au hasard aux groupes expérimentaux. Les données seront traitées en aveugle. Tous les animaux en bonne santé avant et pendant l'expérience seront inclus dans l'étude. Si des signes de détresse, de douleur et de perte d'état corporel sont observés, les souris seront exclues du protocole et prise en charge par des antalgiques.

Raffinement

Dès leur entrée à l’animalerie et pour toutes les souris, la surveillance sera quotidienne, des croquettes seront mises dans une mangeoire dans la cage pour faciliter l’accès à l’alimentation des animaux obèses ainsi que l’utilisation de biberons à pipettes longues. La fréquence de change sera de 2 fois par semaine (les souris obèses sont diabétiques et urinent plus) et les souris seront hébergées par 4 dans une cage. Avant le début du protocole, les animaux seront pesés à l’occasion des changes pour éviter de les perturber avec mesure de la prise de nourriture et de boisson. Une grille d’évaluation clinique du bien-être (BEA) spécifique au protocole sera mise en place pour chaque animal dès son arrivée avec un scoring du comportement (attitude dans la cage), de l’aspect physique (aspect du poil), de la physiologie (hyperventilation, déshydratation) et de l’évolution du poids. Ce qui permettra d’adapter un traitement antalgique selon le score obtenu. Une surveillance renforcée des souris sera effectuée après l’injection du nanocatalyseur : toutes les 2h pendant 12h puis toutes les 12h pendant 72h et enfin quotidienne avec contrôle de la consommation de nourriture, de la boisson, pesée des souris et observation de leur état général. Des points limites adaptés seront mis en place pour les souris obèses de ce projet. Durant l’exposition au froid, nous utiliserons une caméra IR avancée pour surveiller sans contact et en permanence la température cutanée des souris mais si la température corporelle d’un animal baisse de 1°C, il sera immédiatement retiré et réchauffé sous une lampe infrarouge. Durant l’expérience, pour éviter toute douleur, la plupart des actes seront faits sur souris anesthésiées : l’injection du nanocatalyseur, l’exposition de l’abdomen à une source de lumière IR, ainsi que le prélèvement sanguin.

Choix des espèces

Chez l’homme, l’obésité résulte de facteurs alimentaires, génétiques/épigénétiques et environnementaux. Elle est due à : 1) une alimentation trop riche, une activité physique faible 2)une prédisposition génétique : 8 gènes responsables d’obésité monogénique et 22 gènes de prédisposition à l’obésité ont été identifiés. Par conséquent, nous utiliserons, ici, les 2 modèles de souris développés spécifiquement pour les études sur l’obésité : -l’un reproduit les conditions humaines d’obésité alimentaire avec insulino-résistance : souris nourries avec un régime enrichi en lipides 60% pendant 30 jours. -le modèle génétiquement obèse est proche de l’obésité génétique humaine (mutation du gène codant pour la leptine également identifiée chez l’homme). Elles présentent une obésité morbide apparaissant 4 à 5 semaines après la naissance, s'accompagnant de troubles métaboliques. La prise en charge des animaux obèses est décrite dans les procédures. Ces animaux sont de jeunes adultes mâles de 25 grammes soit 35 à 42 jours environ. C'est à ce stade de développement que la courbe de croissance des souris s'infléchit et que les fonctions physiologiques de l'animal ont atteint leur maturité. Notre étude à visée humaine doit être réalisée sur souris adultes comme le sont la plupart des études précliniques de ce type en recherche fondamentale.

Pour tester si le blocage du métabolisme des acides gras réduit le remodelage des bronches, 204 souris femelles vont être utilisées dans des procédures déclarées d'un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent deux injections d'allergène dans l'abdomen puis jusqu'à quarante-quatre instillations dans le nez sous anesthésie gazeuse, jusqu'à développer un asthme. Les mesures respiratoires se font par trachéotomie sous anesthésie et sans réveil, alors que la déclaration de gravité ne compte aucune procédure sans réveil. Le porteur annonce des points limites portant sur la perte de poids, le comportement anormal et la difficulté respiratoire, et prévoit de corriger toute gêne respiratoire par quinze secondes de bronchodilatateur.

Objectifs

L’asthme est une maladie très fréquente des voies respiratoires qui touche 300 millions de personnes dans le monde. Le terme « d’asthme sévère » s’applique aux patients présentant un asthme dont le contrôle est impossible malgré des traitements inhalés à fortes doses. Un des besoins non couvert dans l’asthme sévère est la prévention efficace des exacerbations. Ces exacerbations sont des épisodes caractérisés par une majoration des symptômes d'essoufflement, de toux, de respiration sifflante ou d'oppression thoracique et par une diminution de la fonction respiratoire. L'asthme est caractérisé par une hyperréactivité, une inflammation et un remodelage bronchique. Le remodelage bronchique est un changement structurel qui comprend entre autres l’augmentation de la taille du muscle lisse bronchique. La taille du muscle lisse bronchique est une valeur très importante, car son augmentation est associée à une fonction respiratoire dégradée et à un taux d’exacerbation plus élevé. L’objectif de ce travail est d’étudier si le blocage du métabolisme des acides gras par un fragment d’anticorps contre une des molécules de cette chaine métabolique au moment d’installation des caractéristiques de l’asthme est capable de diminuer les symptômes de la maladie dans le modèle murin de l’asthme chronique allergique.

Bénéfices attendus

Ce projet montrera si le blocage d’une des molécules qui jouent le rôle important de régulation du métabolisme énergétique dans les muscles lisses bronchiques permet de diminuer les symptômes d’asthme et notamment de remodelage du muscle lisse bronchique chez les animaux de laboratoire. Les données ainsi obtenues ouvriront la voie pour la nouvelle thérapie de cette pathologie respiratoire.

Procédures

Les animaux seront soumis à quarante-quatre (maximum) instillations intranasales sous anesthésie gazeuse (durée jusqu’à 2 minutes) et les deux injections intra-péritonéales de l’allergène (2 injections). Les mesures de paramètres respiratoires d’une durée de 10 minutes seront faites par la méthode de trachéotomie sur les animaux anesthésiés dans la procédure sans réveil.

Impact sur les animaux

Les animaux vont subir un léger stress suite aux contentions pour l’injection/l’instillation des allergènes et un bref placement dans une boîte en plexiglass. Les souris ressentiront une légère douleur des piqûres pendant l’injection. L’anesthésie sous isoflurane induit également un léger stress. La sensibilisation aux allergènes induit des symptômes asthmatiques chez l’animal : l’inflammation des voies respiratoires et éventuel remodelage bronchique. Ces symptômes peuvent survenir après l’instillation de l’allergène et éventuellement provoquer une dyspnée (un essoufflement). Après l’anesthésie, l’opérateur observera les animaux et toute dyspnée sera corrigée par l'utilisation d’un broncho-dilatateur d’action rapide.

Devenir

L’objectif de ce projet est d’estimer l’efficacité de traitement contre le remodelage bronchique dans l’asthme. Suite au développement des symptômes d’asthme, les animaux recevront le traitement et les paramètres respiratoires seront réalisés. Puis les animaux seront mis à mort et les organes seront prélevés et analysés au laboratoire.

Remplacement

En raison de la complexité de la communication intercellulaire menant à la maladie, il n’existe pas de modèle in vitro qui permet d’estimer l’évolution du remodelage bronchique dans l’asthme. Grace au modèle animale, nous testerons les hypothèses apparues après nos résultats in-vitro sur les lignées cellulaires. L’utilisation du modèle murin d’asthme chronique allergique dans nos études nous donnera une meilleure compréhension des phénomènes et à terme de proposer des traitements plus efficaces pour la prise en charge des personnes asthmatiques.

Réduction

Se souciant de réduire le nombre des animaux en expérimentation, comme pour chaque test statistique, nous avons défini le nombre de souris par groupe pour obtenir des résultats significatifs, et nous réaliserons de multiples études ex vivo sur différents organes et selon différentes techniques. Nos expériences ne seront pas répétées. Nous allons comparer les organes des groupes de souris asthmatiques avec ceux des animaux témoins qui recevront ou non le traitement pouvant diminuer les symptômes d’asthme. Comme il a été déjà démontré par nos travaux précédents, les groupes de souris doivent être composés de 10 souris minimum afin de mettre en évidence une différence significative sur les différents paramètres analysés grâce aux pléthysmographie invasive notamment la résistance bronchique dont la variabilité est importante. Afin d’analyser l’inflammation broncho-alvéolaire nous utilisons les 6 animaux par groupe.

Raffinement

Afin de diminuer la souffrance et l’angoisse des animaux, des dispositifs sont prévus (anesthésie pour les instillations), raffinement des conditions d’hébergement (hébergement en groupe sociaux, frisottis et bâtonnets), vérification par la structure en charge du bien-être des animaux et nous avons soigneusement décrit des points limites en relation avec notre protocole (critères de perte de poids, comportement anormal ou difficulté respiratoire). La dyspnée éventuelle induite par les instillations intranasales peut être traitée par la nébulisation pendant 15 s d’un broncho-dilatateur d’action rapide.

Choix des espèces

La souris est une espèce classiquement utilisée pour l’étude de la réactivité des voies aériennes normales et pathologiques. De plus, le laboratoire utilise cette espèce depuis plusieurs années, et dispose donc dans cette espèce, de nombreuses données sur lesquelles s’appuie la présente étude. Les animaux utilisés sont des femelles. La majorité des études sur l’asthme est menée sur les souris femelles. L’utilisation des femelles permet de rapprocher le modèle murin de la maladie humaine car la sévérité de l’asthme est plus fréquente chez la femme que chez l’homme. Les animaux utilisés pour commencer le protocole sont des jeunes adultes âgés de 5 à 10 semaines. La plupart des études scientifiques dans le domaine pneumologique sont réalisées sur les animaux de cet âge.

Soumises pendant deux à cinq mois à un régime riche en cholestérol, puis à huit ou vingt injections pratiquées sur animal conscient, 760 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Le porteur indique qu'elles développent en fin de régime un œdème du visage et des membres, et qu'elles perdent du poids. Leur queue est amputée d'un demi-millimètre pour le génotypage, sur animal vigile jusqu'au dixième jour de vie. L'objet immédiat est de tester des mimétiques d'une protéine régulant le cholestérol, la meilleure prise en charge des patients atteints d'athérosclérose étant renvoyée au long terme et à des résultats "concluants".

Objectifs

Les maladies cardiovasculaires affectent beaucoup d’organes comme le cœur, le cerveau ou le foie. Une part importante de ces affections est due à l’accumulation de cholestérol dans la paroi des artères ou dans les organes. Ainsi, certaines maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer ou la maladie de Niemann-Pick sont liées directement ou indirectement à l’accumulation de cholestérol dans les cellules du cerveau. Cette accumulation de cholestérol dans la paroi vasculaire peut également être responsable des accidents vasculaires cérébraux (AVC) et infarctus du myocarde (IF). Comme pour l’IF et les AVC, le cholestérol peut également former des agrégats dans les parois des vaisseaux sanguins qui irriguent le cerveau, formant des lésions d’athérosclérose qui empêchent une bonne oxygénation des neurones et aboutissent à une altération du fonctionnement cognitif : la démence vasculaire. L’objectif de ce projet est l’identification de mimétiques chimiques d’une protéine spécifique qui permettra de réguler l’homéostasie du cholestérol dans les cellules. Nous étudierons comment ces mimétiques de la protéine en question permettent d’éviter l’apparition des complications neurodégénératives de l’accumulation du cholestérol dans les vaisseaux sanguins cérébraux.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra une connaissance fine de la survenue des atteintes cardiovasculaires liées aux dépôts de cholestérol dans la paroi des vaisseaux et des dépôts de cholestérol au niveau des cellules du système nerveuses central et de déterminer si l’injection d'un mimétique d'une protéine spécifique est en mesure de prévenir ou diminuer la gravité de ces atteintes cardiaques et cognitives. A long terme, si les résultats obtenus sont concluants, cette études permettra une meilleure prise en charge des patients atteints d'athérosclérose.

Procédures

Les animaux seront soumis à un régime riche en cholestérol pendant 2 ou 5 mois. Certains animaux (au maximum 760) seront soumis à 8 injections , soit 2 injections par semaine espacées de 2 à 3 jours (protocole de 2 mois de régime) ou 20 injections, soit 2 injections par semaine espacées de 2 à 3 jours (protocole de 5 mois de régime). Les animaux seront vigiles et le temps de la contention à la fin de l'injection sera d'environ 1 minute par animal. Les animaux subiront une biopsie de queue pour génotypage sous anesthésie (environ 1 min).

Impact sur les animaux

Les nuisances pour les souris lors des expérimentations sous régime pro-athérogène avec ou sans Intrapéritonéal, sont le développement d'oedème facial et des membres en toute fin de la période de régime pro athérogène. Un stress engendré par les injections lors des différents traitements et l'anesthésie finale en IP. Le traitement (en début de régime et après traitement avec les anticorps) peut potentiellement entraîner une perte de poids. Le génotype de ces souris est vérifié par PCR sur un prélèvement d’environ 0.5 mm de l’extrémité de la queue lors du processus d’identification par tatouage, ce qui est une source de stress, de nuisance et de douleur transitoire légère. Ce prélèvement est fait sur animal vigile jusqu'au 10ème jour après la naissance et sur animaux anesthésié du 10ème au 21ème jour après la naissance.

Devenir

Les animaux soumis à un régime riche en cholestérol et traités par les mimétiques seront mis à mort pour prélever les organes à des fins de caractérisation histologiques et biochimiques et ainsi répondre aux objectifs de l'étude.

Remplacement

L'accumulation de cholestérol de l'alimentation dans la paroi des artères aboutit à une maladie appelée athérosclérose qui peut entraîner des infarctus, des accidents vasculaires cérébraux et également une démence vasculaire et des maladies neurodégénératives. Il n'est pas encore possible de nos jours de modéliser in vitro ou in silico les processus liés à l'accumulation de cholestérol dans la paroi des vaisseaux, ni au niveau des cellules du système nerveux central. Etant donné qu'une partie des apports en cholestérol est alimentaire et que nous mettons en place un régime spécifique qui mime ces apports, nous ne pouvons pas utiliser un modèle cellulaire pour cette étude, mais un modèle animal qui reproduit toutes les conditions physiopathologiques des effets d'un tel régime. L'efficacité et la toxicité de ces molécules ont été testées sur un modèle de cellules avant l'utilisation sur la souris.

Réduction

Si nous arrivons à mettre rapidement en évidence un effet positif d'un des mimétique sur l'accumulation de cholestérol dans la paroi des vaisseaux ou dans les cellules du système nerveux central, nous n’utiliserons pas le nombre total d’animaux demandé (760 animaux sur 5 ans pour la procédure ). Si la significativité du paramètre étudié est atteinte avant l’utilisation du nombre d’animaux prévu pour le groupe considéré, nous arrêterons les expérimentations avant l’utilisation du nombre maximale d’animaux. La taille des groupes a été déterminée mathématiquement et est au minimum de 15 animaux en tenant compte de la mortalité due à la longueur de l'expérimentation pour obtenir des résultats statistiquement interprétables.

Raffinement

Nous mettrons en place différents points limites dans notre expérimentation pour atténuer autant que possible la gêne de nos animaux liée au régime riche en cholestérol que nous leur donnerons : ces points limites sont définis en tenant compte de l’aspect et du comportement des animaux au cours du régime. Le suivi de l’état des animaux sera quotidien et les animaux seront soumis à une inspection visuelle. Dès qu'un animal atteint un des points limites, il sera euthanasié et ces organes prélevés pour étude. Si la significativité du paramètre étudié est atteinte avant l’utilisation du nombre d’animaux prévu pour le groupe considéré, nous arrêterons les expérimentations avant l’utilisation du nombre maximale d’animaux. Le stress engendré par les différentes pratiques expérimentales sera limité au maximum. Les animaux seront entre 3 et 5 par cagée, leur environnement sera enrichi par des carrés de coton pour l’édification du nid (changement toutes les semaines). Des tunnels de change sont également ajoutés dans les cages pour diminuer le stress engendré par la préhension lors du change des cages et des buchettes de bois sont ajoutées pour que les animaux puissent user leurs dents.

Choix des espèces

La souris peut être génétiquement modifiée et permet ainsi d'étudier l'implication de gènes spécifiques dans la survenue des pathologies humaines. Nous utilisons un modèle de souris génétiquement modifiée qui permet une accumulation intracellulaire de cholestérol accélérée lorsqu'elles sont soumises à un régime riche en cholestérol, ce qui est difficile avec une autre espèce de rongeur. Pour ce projet, nous utilisons des souris de 3 mois qui ont atteint l'âge adulte. Après la période de régime riche en cholestérol, leur âge correspondra à l'âge d'apparition de la patholgie chez l'homme. De plus, chez la souris, la physiopathologie de la démence vasculaire est proche de celle que nous retrouvons chez l'homme.

80 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La moitié est irradiée neuf minutes aux rayons X puis reçoit en intraveineuse la moelle osseuse prélevée sur les autres, et la moitié subit un prélèvement de sang derrière l'orbite de l'œil. Une lignée porte la mutation humaine du syndrome de DAVID, une maladie rare associant immunodéficience sévère et auto-immunité, ce que le porteur nomme un "phénotype dommageable". Il écrit que les études in vitro ont "largement validé" l'effet de cette mutation sur les lymphocytes, puis conclut que le recours aux rats reste "indispensable".

Objectifs

Des mutations sur le gène étudié ont été identifiées chez des patients atteints du syndrome de DAVID, maladie autosomique rare associant des syndromes d'immunodéficience sévère et d'autoimmunité, ainsi que des déficits de certaines hormones hypophysaires. Nous disposons au laboratoire d'un modèle rat porteur d'une des mutations identifiées chez des patients atteints du syndrome de DAVID. L'objectif est d'utiliser ce modèle pour analyser l'impact de cette mutation dans la fonction et la différenciation des lymphocytes, dans les phénomènes auto-immuns sévères et dans les mécanismes de "tolérance centrale thymique", mécanismes qui permettent à ces lymphocytes de ne pas attaquer le corps lui-même.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d'évaluer si la transplantation de cellules souches hématopoïétiques (cellules spécialisées qui se trouvent dans la moelle osseuse, l'organe responsable de la production de toutes les cellules sanguines : globules rouges, globules blancs, et plaquettes) serait susceptible de réduire la sensibilité aux infections récurrentes et de réduire les symptômes d'autoimmunité chez les patients porteurs de cette mutation dans le gène étudié.

Procédures

- 1 irradiation de 9 min aux rayons X (la moitié des animaux du projet) - une injection en intraveineuse de cellules de la moelle osseuse d'animaux donneurs. Les animaux seront ensuite placés sous lampe chauffante et surveillés jusqu’à leur réveil (la moitié des animaux). - Un prélèvement de sang derrière l'orbite de l'œil sous anesthésie et analgésie locale (gel ophtalmique) (la moitié des animaux). En cas d’atteintes de points limites avant la fin de la procédure, les animaux seraient mis à mort pour abréger leur souffrance.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables attendus sont principalement 1. légère douleur liée à l'injection de cellules de la moelle osseuse ; 2. douleur légère et de courte durée, ainsi qu’un stress lié au prélèvement sanguin réalisé derrière l'orbite de l’œil.

Devenir

Mise à mort de l'ensemble des animaux à la fin de l'expérimentation pour effectuer des prélèvements de tissus post-mortem.

Remplacement

Des études "in vitro" ont largement validé l'impact de la mutation du gène étudié dans la fonction et la différenciation des lymphocytes. Néanmoins, ces études in vitro ne sont pas suffisantes pour répondre au défaut de "tolérance centrale thymique" (mécanismes qui permettent aux lymphocytes de ne pas attaquer le corps lui-même) à l'origine des troubles auto-immuns sévères observés chez les patients atteints du syndrome de DAVID. Des études chez l'animal en utilisant ce modèle de rats génétiquement altéré sont donc indispensables.

Réduction

Le nombre d'animaux par groupe est réduit au nombre nécessaire et suffisant pour obtenir des résultats statistiquement significatifs. Quatre-vingt rats maximum ont été estimés pour réaliser ce projet. Ce chiffre pourra être revu à la baisse, pour: - les donneurs de moelle osseuse si la quantité de cellules obtenues est bien au-delà de la quantité nécessaire. Le surplus de cellules sera congelé pour être utilisé dans une autre expérience. - le nombre d'expériences indépendante pourra être réduit à 3 si les résultats sont fiables et assez reproductibles pour en tirer des conclusions solides.

Raffinement

Les animaux seront surveillés à chaque étape critique de la procédure: - suite à l'irradiation des animaux aux rayons X, - suite à l'injection de cellules de la moelle osseuse - suite au prélèvement de sang. Si un signe clinique sévère est observé et/ou un point limite atteint, l’animal sera sacrifié pour des raisons éthiques. Afin de réduire le stress, différents types d'enrichissement (briquettes de bois, tunnel en carton) sont placés dans les cages et les rats seront à 2-3 par cage pour éviter leur isolement. Si un animal présente des signes de faiblesse mais sans atteintes de points limites, il pourra faire l'objet d'un isolement temporaire pour éviter tout comportement agressif de ses congénères. Les animaux à phénotype dommageable seront suivis comme les autres : suivi de poids, surveillance de prostration éventuelle.

Choix des espèces

Les rats sont de bons modèles d'étude de par leur facilité d’entretien, de stabulation, de manipulation, et leurs similitudes physiologiques avec l’espèce humaine. L'utilisation préalable de ces animaux par des équipes scientifiques internationales permet à d’autres travaux de recherche de débuter avec une base solide (connaissances théoriques, modèles, équipement, …). De plus, le modèle rat a été choisi car nous disposons de 2 lignées de rats génétiquement modifiés pour ce projet: - une lignée de rats exprimant constitutivement une protéine fluorescente verte, utilisée comme donneurs de moelle osseuse - une lignée de rats porteurs de la mutation d'intérêt dans le gène étudié, utilisée comme receveurs de moelle osseuse. Nous utilisons cette lignée à phénotype dommageable parce que ces animaux sont porteurs d’une mutation dans le gène étudié, comme celle présente chez les patients atteints du syndrome de DAVID, et qui est à l'origine des troubles auto-immuns sévères observés chez ces patients. Les rats utilisés auront entre 6 et 7 semaines.

174 souris vont être utilisées, chacune recevant une injection sous la peau cinq jours par semaine pendant quatre à six semaines, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La bléomycine ou l'acide hypochloreux injectés leur font développer une fibrose de la peau et des poumons, et quarante d'entre elles subissent en plus une biopsie cutanée au punch dans le bas du dos. Toutes sont tuées pour prélever sang, poumons, rate et peau. Le bénéfice avancé reste conditionnel, valider un jour une thérapie cellulaire chez les personnes atteintes de sclérodermie systémique, quand la fibrose infligée aux souris est immédiate et le porteur affirme qu'observer l'"animal entier" est "indispensable".

Objectifs

L’objectif du projet est d’évaluer la possibilité d’utiliser des cellules stromales mésenchymateuses d'origine adipocytaire (ASCs) en clinique (traiter des patients atteints de sclérodermie systémique). Ainsi, nous évaluerons leurs effets thérapeutiques (réduction de l’inflammation et de la fibrose cutanée et /ou pulmonaire), leurs interactions avec différents types de cellules immunitaires et le(s) mécanisme(s) impliqué(s) dans leurs effets thérapeutiques.

Bénéfices attendus

Le bénéfice du projet sera de valider si la thérapie cellulaire de cellules stromales et en particulier d'origine adipocytaire (ASCs) est efficace pour contrer les troubles majeurs de la sclérodermie systémique que sont la fibrose cutanée et pulmonaire et, dans une moindre mesure, la production d’anticorps et d’apporter de nouvelles connaissances sur leurs effets thérapeutiques.

Procédures

Toutes les souris seront soumises à une injection intra-dermique (5 jours/semaine) pendant 4 semaines ou pendant 6 semaines et à une seule injection intraveineuse dans la veine caudale de cellules souches stromales d'origine adipocytaire (ASCs). 40 souris auront en plus une biopsie cutanée qui sera réalisé en bas du dos à l'aide d'un punch.

Impact sur les animaux

L'injection intra-dermique de Bléomycine ou d'acide hypochloreux peut entrainer une gène (démangeaisons) dans les 2-3 minutes post-injection et aussi parfois des petites plaies ou des irritations cutanées au point d'injection. Ces souris développent une fibrose cutanée au point d'injection et une fibrose pulmonaire modérée, limitée à la région sous-pleurale qui n'entraine pas de signes de difficulté ou de souffrance respiratoires. Il n'est pas attendu d'effets négatifs pour les souris suite à la réalisation de la biopsie cutanée ; en effet, comme le diamètre du punch est réduit au minimum (4 mm) et que nous faisons un pont de suture, la cicatrisation est rapide.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés pour réaliser des prélèvements de tissus et d'organes (sang, poumons, rate et peau)

Remplacement

Il est important de voir les effets thérapeutiques des cellules mésenchymateuses stromales au niveau de l’animal entier portant une maladie surtout quand celle-ci touche plusieurs tissus ou organes et qu’elle est caractérisée par une autoimmunité (présence d’auto-anticorps dans la circulation sanguine), impossible à reproduire in vitro. La souris possède de nombreuses caractéristiques physiopathologiques communes avec l’homme, indispensables à l’extrapolation des résultats.

Réduction

Afin de réduire le nombre d'animaux pour ce projet, nous testerons la tolérance des souris à l'injection des cellules souches stromales adipocytaires (ASCs) uniquement dans la procédure N°1 et sur un nombre réduit de souris c'est à dire 5 souris/groupe au lieu de 10 pour les groupes de souris malades. Afin de réduire le nombre d'animaux pour ce projet, les effets thérapeutiques précoces (préventifs) et tardifs (curatifs) des d'ASCs dans le modèle de souris sclérodermiques induit par injection d'HOCl seront évaluées dans la même procédure (N°4).

Raffinement

Les procédures ont été travaillées pour limiter le stress et la souffrance des animaux. Les souris seront au maximum 5 dans des cages enrichies. Une observation quotidienne des souris sera réalisée (apparence physique, comportement), une pesée sera réalisée une fois par semaine et, si des signes de souffrance sont détectés chez les animaux, des sédatifs ou anti-douleurs adaptés (après avis du vétérinaire) pourront être leur être administré.

Choix des espèces

Parmi les rongeurs, il n'existe pas d'autres modèles de sclérodermie systémique que le modèle murin. Par ailleurs, le modèle murin est indispensable pour suivre l'apparition des effets systémiques et en particulier l'autoimmunité caractérisée par la production d'autoanticorps. Les souris seront adultes car la sclérodermie systémique est une pathologie qui affecte les adultes

Anesthésiées, incisées au coin de la troisième côte, puis atteintes par une seringue enfoncée jusqu'au retour de sang pour un prélèvement dans le cœur, 112 souris subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La moitié reçoit une injection dans l'abdomen, l'autre une injection derrière l'œil sous anesthésie, pour recevoir des vésicules issues du sang de personnes atteintes d'un purpura thrombotique thrombocytopénique. Le porteur résume les perturbations anticipées à la douleur d'une injection intrapéritonéale et à la gêne de la contention, et écrit par ailleurs que les animaux ne subiront que très peu de contraintes. Toutes sont tuées pour que leurs organes soient coupés et colorés.

Objectifs

Si nous comparons notre sang à une rivière qui coule dans notre corps et pour que cette rivière coule bien, il faut que les cellules du sang circulent librement. Mais chez certaines personnes atteintes d'une maladie rare appelée purpura thrombotique thrombocytopénique, c'est comme si des petits caillots se formaient et bouchaient les ruisseaux de cette rivière, ruisseaux qui représentent les petits vaisseaux des malades. Récemment, les chercheurs ont découvert que dans le sang de ces personnes malades, il y a des petites bulles appelées vésicules qui contiennent une substance qui provoque de l'inflammation et ils veulent savoir si ces petites bulles mettent du feu aux environs. Ces bulles sont un peu comme des petites usines à inflammation qui aggravent la situation. Les chercheurs veulent comprendre dans ce projet ce qui se passe exactement quand ces petites bulles inflammatoires arrivent dans le sang des souris. Ils veulent savoir si ces bulles vont provoquer la maladie ou l’aggraver et si elles jouent un rôle important dans la formation des caillots et dans le feu mis dans les environs. Ils vont aussi tester un médicament qui existe sur le marché et qui est déjà utilisé dans d’autres maladies. En comprenant mieux ce mécanisme, les chercheurs espèrent trouver de nouveaux traitements pour aider les personnes atteintes de cette maladie.

Bénéfices attendus

Si nous constatons que l'effet délétère de nos petites bulles est supprimé par l'utilisation de notre médicament, alors nous pourrons envisager d'utiliser ce médicament dans les services médicaux qui accueillent des patients atteints de la pathologie qui nous intéresse. Nous savons en plus, que l'utilisation de ce médicament est possible, étant donné qu'il est déjà utilisé pour d'autres pathologies.

Procédures

Les animaux sont mis en cage d'inhalation pour induire une anesthésie. Pour la moitié des animaux, ils seront soumis à de la contention et à des injections intrapéritonéales, c'est à dire dans le ventre des souris, pouvant leur occasionner un stress (une injection) et une douleur minime. Cela concerne donc 56 animaux sur une durée de 2 à 5 minutes maximum une fois. Pour une autre partie des animaux (56 autres), l'anesthésie se déroule de la même manière et des injections rétro-orbitaires sous anesthésie sont réalisées. A la fin du protocole, les animaux sont à nouveau anesthésiés, l'anesthésie vérifiée en pinçant la queue de l'animal et un prélèvement intracardiaque est réalisé afin de récupérer le sang des souris. Pour cela, une incision est réalisée au coin de la troisième côte et une seringue est enfoncée jusqu'à retour de sang. Ces gestes durent 10 minutes.

Impact sur les animaux

Les perturbations anticipées pour les animaux se résument à la possibilité de ressentir de la douleur, associée à une injection intrapéritonéale et de la gêne par la contention.

Devenir

Tous les animaux sont euthanasiés à la fin de la procédure, quelle qu'elle soit, afin de récupérer les organes des animaux et réalisés de l'immuno-histochimie sur ces organes, c'est à dire une coupe des organes et des colorations de ces coupes d'organes.

Remplacement

La réalisation de ce projet est justifiée par l’impossibilité de les remplacer par un modèle in vitro. A ce jour, il est impossible de reproduire in vitro un vaisseau avec ce qui recouvre les vaisseaux, la totalité des cellules qui circulent dans le sang et les molécules solubles du plasma participant à l’activation des vaisseaux. L’utilisation de l’animal a pour but de reproduire des conditions physiopathologiques intégratives impossible à reproduire in vitro.

Réduction

Le calcul d’effectif est déterminé avant l'étude afin d'être sûrs que nous n'utiliserons pas un trop grand nombre d'animaux mais seulement le nombre nécessaire à démontrer scientifiquement un intérêt à utiliser notre médicament dans notre modèle de maladie. Nous nous appuyons sur des logiciels spécifiques qui nous permettent de calculer ce nombre d'animaux et sur des critères de jugement qui sont bien mesurables et bien quantifiables chez la souris.

Raffinement

Les animaux ne subiront que très peu de contraintes et la douleur sera minimisée par l'utilisation d'analgésique. Les cages seront enrichies avec du coton, un dôme et/ou un tunnel. De plus, la douleur et la souffrance seront évaluées lors des protocoles toutes les heures et la souffrance évaluée par une grille permettant d'établir un score. Les animaux ne sont pas seuls dans les cages. Ils seront hébergés dans des cages comprenant au maximum 5 animaux du même sexe, afin d'éviter tout conflit entre eux. Ils sont hébergés avec de la nourriture et de l'eau à volonter. Les salles sont spécialement concues dans une animalerie agrée avec une température vérifiée quotidiennement et stable, une ventilation continue, et une visite des animaux est organisée quotidiennement avant que l'expérience ne soit réalisée. Une personne est responsable du bien-être de ces animaux.

Choix des espèces

Les souris constituent un modèle simple à étudier compte tenu de la taille et de sa disponibilité. Des études ont montré que ce modèle d'étude, la souris, est adapté pour étudier notre pathologie. En effet, la souris présente des similitudes génétiques avec l'homme puisque la souris partage une grande partie de ses gènes avec celui de l'homme. Cette similitude génétique permet d'étudier des processus biologiques fondamentaux et des maladies humaines chez la souris. En outre, les souris sont des animaux de laboratoire relativement petits, faciles à manipuler et à élever en grand nombre. Elle ont un cycle de vie court et l'âge de 12 semaines correspond à une souris jeune. Nous choisissons cet âge étant donné que chez l'homme notre pathologie se développe plutôt chez les jeunes adultes. Nous devons donc choisir chez la souris un jeune âge également. D'autre part, le choix de la souris est associé aussi à un coût relativement faible, puisque comparé à d'autres modèles animaux tels que les primates, le coût des souris est moindre. Enfin, les précédentes études de la bibliographie justifient pleinement l'utilisation de souris pour notre pathologie, puisque c'est le modèle qui est le plus similaire à la pathologie développée chez l'homme.

Frottis vaginaux quotidiens, micro-incisions de la queue pour quatre prises de sang étalées sur huit heures, cathétérisation artérielle permanente, pose d'un capteur de glycémie sous la peau, ablation des ovaires avec implant hormonal : 328 Arvicanthis ansorgei, un rongeur diurne, subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et sont toutes tuées pour analyse des gènes, des hormones et des organes. Le porteur retient cette espèce parce que son système circadien ressemble à celui des humains, contrairement aux rats et aux souris nocturnes, et n'utilise que des femelles. Il annonce une perte de poids possible de 15 %, une inflammation des plaies, un risque d'hémorragie lié à la cathétérisation et un hébergement individuel pendant toute l'expérimentation pour une partie des animaux. Le régime de lumière nocturne qui donne son objet au projet n'est décrit nulle part, et l'effectif de 328 animaux repose sur des moyennes d'études antérieures sans calcul exposé.

Objectifs

Ce projet de recherche vise à déterminer les mécanismes biologiques, à ce jour très mal connus, impliqués dans les effets néfastes de la pollution lumineuse et de la désynchronisation circadienne (= désynchronisation des rythmes biologiques proche de 24 heures). Les résultats permettront de répondre aux enjeux de santé publique visant à améliorer la santé du personnel exposé aux conditions de travail posté et des populations exposées à la lumière nocturne (professionnels navigants sur plusieurs fuseaux-horaires, travaillant très tôt ou très tard, enfants et adolescents s’exposant à la lumière d’écrans la nuit). Les mécanismes impliqués dans les effets sanitaires néfastes de la pollution lumineuse et des horaires décalés sont difficiles à établir chez les sujets humains, et nécessitent l'utilisation d’un modèle animal proche de l’homme. Les modèles classiques (rats, souris) ont un phénotype nocturne (vivent la nuit) qui est inadapté aux applications biomédicales. Nombre de leurs rythmes journaliers (cycles veille-sommeil, prise alimentaire-jeune) sont inversés par rapport à l’Homme (phénotype diurne, de jour). La majorité des études expérimentales sont réalisées chez des individus mâles, ignorant l’effet sexe de ces analyses. Les études ne distinguent pas l’impact direct de la pollution lumineuse nocturne de l’effet indirect de la désynchronisation circadienne sur la physiologie. Nous proposons une approche originale pour mieux comprendre les effets de la pollution lumineuse et des décalages horaires sur le métabolisme et la fertilité féminine. L’objectif de ce projet est de fournir de nouvelles connaissances pour mieux comprendre les effets délétères de la pollution lumineuse sur l'homéostasie métabolique et la fertilité. Le choix d’un modèle diurne, le rongeur Arvicanthis Ansorgei, permettra la production de résultats rapidement exploitables dans le domaine de la santé humaine. La majorité des études dans cette thématique étant menées chez les individus masculins, notre choix de sujets féminins permettra d’évaluer les points critiques et, de gérer les risques sanitaires de la pollution lumineuse sur l'ensemble de la population générale. La réalisation de ce projet aidera à développer des approches préventives. Le projet initial nécessite l'ajout de 16 animaux pour modification de la voie de cathétérisation.

Bénéfices attendus

Ce projet va aider à mieux comprendre les mécanismes néfastes de la pollution lumineuse nocturne sur la santé métabolique et la fertilité. Les résultats obtenus chez un modèle animal diurne ( = vivant de jour) féminin permettront de mieux appréhender les risques sanitaires de la pollution lumineuse pour le personnel exposé aux conditions de travail en horaires décalés ainsi que pour toutes les autres catégories populationnelles exposées à de la lumière nocturne (par exemple, personnel navigant sur plusieurs fuseaux-horaires, personnes de toutes classes d’âge s’exposant à la lumière d’écrans pendant la nuit). La réalisation de ce projet conduira ensuite à développer des approches préventives sous forme de mesures interventionnelles ou de recommandations de bonnes pratiques et de gestion des risques professionnels.

Procédures

Pour analyser l'effet de la pollution lumineuse sur le métabolisme: un groupe de 108 animaux vigiles seront soumis à une injection d’une solution sucrée puis à 5 microprélèvements sanguins sur une période de 3H. Ce test sera effectué avant le début de l'expérience, puis à la fin de chaque mois, l’expérimentation durant entre 1 et 3 mois selon les résultats obtenus.16 animaux maximum seront soumis à une chirurgie permettant la pause d’un capteur donnant la glycémie 24/24h (durée 2H). Cette opération s’effectuera sous anesthésie générale. 16 animaux seront soumis à une cathétérisation permanente (durée de la chirurgie 1H) pour réaliser des prélèvements sanguins séquentiels un ou plusieurs jours. Cette chirurgie s’effectuera sous anesthésie générale. Pour analyser le cylce sexuel, 108 autres individus seront soumis à des frottis vaginaux quotidiens (décrit précédemment) et des micro-prélèvements sanguins réguliers (jour déterminé par frottis). Les micro-volumes de sang seront prélevés à 4 reprises sur une durée totale de 8h par une micro-incision de la queue. Un groupe de 48 animaux sera soumis à une ablation des ovaires et à la pose d'un implant sous cutané d'hormone sous anesthésie générale. Ces animaux seront soumis à un unique frottis vaginal. Les frottis seront réalisés sur animaux vigiles maintenus à l’aide d’un tissu englobant le corps (pour réduire le stress) pendant une durée d’environ une minute.

Impact sur les animaux

L’intervention chirurgicale est jugée douloureuse (douleur modérée) et inflammatoire. Les procédures chirurgicales peuvent entraîner une perte de poids de 15%, une inflammation des plaies et l'hémorragie comme complication de la canulation cathétérisation artérielle ne peut être totalement exclue. Bien que les rongeurs soient des espèces « dit » social, il faudra garder certains individus en cage individuelle après intervention chirurgicale pour éviter que ses congénères ouvrent la plaie et empêchent la cicatrisation. De plus, certaines analyses s’effectueront dans des cages particulières n’étant pas prévu pour l’analyse de 2 individus simultanément. Une partie des animaux sera donc placés en cages individuelles pendant toute l’expérimentation. La contention douce nécessaire aux injections peut entrainer un stress léger de courte durée.

Devenir

L’euthanasie des animaux est nécessaire puisqu'elle permettra d’étudier les gènes, hormones et organes afin de comprendre le mécansime biologique d’action de la lumière sur le métabolisme et la reproduction.

Remplacement

En termes de remplacement, la régulation du métabolisme et des cycles reproducteurs impliquant plusieurs organes (notamment, cerveau, foie, pancréas, muscles, hypophyse, ovaires), l’investigation des interactions nécessite l’utilisation d’organismes entiers, et non pas d’organes ou de cellules isolées.

Réduction

En termes de Réduction, le nombre d’animaux propose est basé sur un nombre minimal qui prend en compte les moyennes des données comportementales recueillies dans des études précédentes. Ici nous privilégions l’utilisation des mêmes animaux pour les expérimentations calorimétrie, tolérance au glucose, actimétrie.

Raffinement

En termes de Raffinement, les cages seront systématiquement enrichies d’un morceau de bois à ronger. L’ajout de matériel de nidification n’est pas utile chez les Arvicanthis en stabulation car ni les mâles, ni les femelles hors reproduction ne construisent de nid avec ce matériau. Par ailleurs, bien que ce projet nécessite des procédures invasives, le maximum sera fait pour réduire la douleur et le stress des animaux tout au long de l’expérience (environnement enrichi, anesthésie et analgésie profondes, suivi du score de douleur). De plus, l’état de santé des animaux sera suivi quotidiennement. Des points limites prédictifs ont été établis permettant d’interrompre les procédures et soustraire ainsi l’animal à la souffrance.

Choix des espèces

Le rongeur diurne Arvicanthis ansorgei a été choisi car son système circadien fonctionne d’une manière similaire à celui des Hommes, contrairement aux rongeurs classiques de laboratoire (rats et souris qui ont une activité nocturne). Le modèle Arvicanthis présente donc des atouts novateurs indéniables pour les applications biomédicales visant à étudier les effets de la pollution lumineuse sur la santé humaine. Nous avons choisi d’étudier l’effet de la pollution lumineuse sur un modèle de rongeur de sexe féminin pour trois raisons majeures : 1) le genre féminin est rarement étudié dans les investigations scientifiques à ce jour, 2) il existe des différences spécifiques liées a la reproduction féminine qui implique les rythmes biologique de 24 h dans la création des cycles reproducteurs ; 3) un nombre croissant de femmes travaille en horaires décalés alors que leurs systèmes reproducteur et métabolique sont particulièrement sensibles à la pollution lumineuse. La tranche d'âge choisi est jeunes adultes entre 3 et 6 mois pour étudier des fonctions matures dont la fonction de reproduction étudiable qu'en période mature. La tranche d'âge choisi est jeunes adultes entre 3 et 6 mois pour étudier les fonctions physiologiques matures dont la fonction de reproduction étudiable qu'en période mature et non-sénescentes.

Identifier des signatures électroencéphalographiques utilisables pour tester de futurs candidats médicaments : c'est l'objet du projet, et 128 souris porteuses de deux mutations humaines de la maladie d'Alzheimer y subissent des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune passe par une neurochirurgie d'une heure, des enregistrements de douze à quarante-huit heures une fois par semaine, jusqu'à vingt prélèvements sanguins et trois mois d'hébergement individuel. Elles sont toutes tuées à l'issue, les dispositifs implantés n'étant pas amovibles. Le porteur écrit que le modèle ne présente pas d'effets indésirables et que les souris ne développent aucun symptôme dommageable jusqu'à douze mois, tout en décrivant une douleur modérée dans les heures suivant l'intervention et un stress lié à l'isolement.

Objectifs

L’objectif aujourd’hui est d’identifier des signatures électroencéphalographiques précliniques permettant d’évaluer à terme l’efficacité de futurs candidats médicaments. Cela signifie d’appréhender cette problématique par une approche consistant à utiliser les données existantes de la recherche clinique pour construire de nouvelles solutions de recherche préclinique et se baser sur des signes de la maladie dans le cerveau et des tests médicaux utilisables à la fois chez l’animal et chez l’homme. L'électroencéphalographie représente un outil de choix en raison de son caractère transposable entre différentes espèces. En effet, les activités cérébrales de base sont largement conservées dans l’évolution des mammifères montrant le fort potentiel de transposition de cette méthode du rongeur à l’Homme, et donc l’application chez le rongeur d’observations faites chez le patient et inversement. Les patients atteints d’une pathologie neurodégénérative telle que la maladie d’Alzheimer, souffrent, en plus des symptômes caractéristiques, de troubles du sommeil et du cycle veille - sommeil. Ces dernières années, les altérations du comportement veille-sommeil ont été proposées comme étant non seulement un symptôme comportemental de la pathologie de la maladie d’Alzheimer, mais également un facteur de progression de la maladie, indiquant une relation réciproque entre le sommeil et les biomarqueurs précoces de la maladie d’Alzheimer. Des études sur des modèles animaux ont montré que des perturbations du sommeil peuvent déjà être présentes au stade précoce (présence de symptômes avant-coureurs) de la pathologie. Dans ce projet, nous étudierons les phases de veille-sommeil et les oscillations cérébrales dans un modèle murin modélisant la maladie d’Alzheimer.

Bénéfices attendus

L’optimisation de nouveaux médicaments nécessite d’identifier des signes de la maladie dans le cerveau et des tests transposables entre les études cliniques et précliniques. Ils doivent permettre d’évaluer de façon fiable et robuste l’efficacité des molécules testées. Les activités électriques cérébrales sont largement conservées à travers les mammifères permettant ainsi une transposition fiable entre l’humain et le rongeur. Dans ce projet, nous utiliserons des souris modélisant la maladie d’Alzheimer et chercherons à mettre en évidence des marqueurs de la maladie qui pourront par la suite être applicables à l’Homme et permettre de tester de nouvelles molécules thérapeutiques. L’identification d’un potentiel nouveau traitement de la maladie d’Alzheimer permettrait d’améliorer les conditions de vie de nombreux patients.

Procédures

L’ensemble des animaux de ce projet vont subir une neurochirurgie d’environ une heure, réalisée sous anesthésie générale. Les animaux seront tous soumis à des enregistrements longs (12 à 48 heures) qui seront réalisés sur l’animal éveillé une fois par semaine. Des prélèvements sanguins sur animal éveillé pourront également être réalisés (20 maximum au total, durée inférieure à 1 minute), tous les animaux du projet sont susceptibles d'être soumis à ces prélèvements. Ces prélèvements seront espacés d’au moins une semaine. Les animaux sont hébergés de façon individuelle à partir de la chirurgie pendant 3 mois maximum.

Impact sur les animaux

Le modèle ne présente pas d’effets indésirables, selon nos informations. Jusqu’à 12 mois, les souris ne développent aucun symptôme dommageable de la pathologie Suite à la chirurgie, une diminution de l’activité locomotrice et une déshydratation passagère pourront être observées. Une douleur modérée pourra apparaître dans les heures suivant l’intervention chirurgicale. Les animaux sont hébergés de façon individuelle ce qui peut engendrer un certain niveau de stress. Les prélèvements de sang réalisé au cours de l’étude peuvent également représenter une source de nuisance pour les animaux (stress, douleur à la piqûre et possible plaie).

Devenir

Ce projet implique l’implantation de dispositifs d’enregistrement de signaux électriques du cerveau qui ne sont pas amovibles, les animaux doivent donc être mis à mort à la fin du projet.

Remplacement

Cette étude nécessite l'utilisation de modèles animaux car elle étudie des mécanismes physiopathologiques complexes qui ne peuvent pas être représentés par des modèles plus simples (ex. modèle cellulaire ou informatique).

Réduction

Les études sur le long terme présentent un avantage significatif en permettant à chaque animal de servir de contrôle pour lui-même, réduisant considérablement le nombre d'animaux nécessaires par groupe. Cette approche méthodologique nous a permis de déterminer le nombre d'animaux de manière à minimiser celui-ci, tout en veillant à préserver la validité scientifique et la fiabilité des résultats des expériences menées. Afin de réduire le nombre d’animaux nécessaires à nos études, les protocoles combineront un ensemble de procédures permettant de faire un suivi et d’obtenir plusieurs informations chez la même souris.

Raffinement

Le raffinement a été appréhendé à travers les conditions d'expérimentation et d'hébergement qui sont optimisées afin de s'assurer du bien-être des animaux tout au long des procédures expérimentales. Les souris qui entrent dans ce projet ont au minimum une semaine d’acclimatation à la zone d’hébergement. Le projet prévoit des procédures engendrant des douleurs post-opératoires modérées. Toutefois, les animaux recevront un protocole de soins post-opératoires comprenant une évaluation clinique quotidienne, des antidouleurs et des anti-inflammatoires. Des critères d’arrêt anticipé de l’expérimentation en cas de survenue d’une complication ont été identifiés. De plus, nous appliquerons des actes expérimentaux les moins invasifs possibles aux souris testées comme le choix d’une anesthésie gazeuse (par rapport à une injection). L’état de santé des animaux sera surveillé tout au long des expériences et évalué grâce à une grille codifiant le niveau de douleur et les points limites adaptés. Cela nous permettra d’intervenir immédiatement et de manière appropriée dès le moindre signe de souffrance. La prise en compte de ces points permettra de juger du bien-être et d'éviter l'inconfort des animaux au cours de l'expérimentation de manière à garantir la qualité des résultats.

Choix des espèces

Dans ce projet nous utiliserons des souris. Ces animaux présentent des similarités anatomiques et fonctionnelles avec le cerveau humain et notamment au niveau des activités électriques du cerveau. De plus, la plupart des modèles de la maladie d’Alzheimer ont été développés sur cette espèce. Ce modèle exprime deux mutations humaines impliquées dans les formes familiales génétiques de la maladie. Cette lignée permet l’utilisation d’individus contrôles issus de la même portée. Ce modèle a donc un intérêt particulier pour la compréhension de la pathologie humaine comme pour la mise au point de traitements thérapeutiques. Par conséquent, l’utilisation de souris dans notre étude permettra une extrapolation des résultats obtenus chez cette espèce à l’espèce humaine. La sélection de la souris est aussi basée sur des études précédemment réalisées. Les animaux sont âgés de 3,5 mois ou 9 mois puisque nous souhaitons évaluer les modifications des activités électriques chez des animaux adultes à différents stades de la pathologie. A ce stade, les circuits électriques du cerveau sont matures. Les animaux seront gardés jusqu’à l’âge de 14 mois maximum car le sujet d’étude concerne la maladie d’Alzheimer qui se développe avec le vieillissement.