Recherche fondamentale

Toute souris qui perd plus de quinze pour cent de son poids, ou qui cumule trois signes cliniques, est mise à mort. 4 320 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Elles subissent des régimes déficients en tryptophane, trois injections déclenchant des crises de migraine, l'implantation d'électrodes crâniennes ou d'une caméra endoscopique fixée sur le crâne, et des enregistrements de quarante minutes de la rétine et du cortex visuel, répétés trois fois. Le porteur reconnaît que l'exposition à la lumière bleue est aversive et que l'endoscope pèse sur la tête de l'animal, et présente 4 320 comme un maximum susceptible d'être revu à la baisse, sans détailler la répartition par groupe.

Objectifs

La migraine, 6ème cause de handicap dans le monde, est associée à une allodynie cutanée et une photophobie qui rendent difficile le traitement. Elle est influencée par les aliments. Dans ce contexte nous nous intéressons plus particulièrement au tryptophane, un acide aminé essentiel dont la réduction de son ingestion augmente l’intensité des nausées, de la douleur et de la photophobie pendant la crise migraineuse. Les dérivés du tryptophane agissent sur un récepteur qui participe au contrôle de la neuroinflammation et la neurotoxicité. L'activation de ce récepteur a des effets protecteurs et antiinflammatoires. Au laboratoire nous avons mis en évidence chez la souris qu’une déficience en tryptophane conduit à des altérations au niveau cérébrale associées à une persistance de la diminution du seuil de sensibilité à la douleur et de la photophobie. Le 1er objectif est d’étudier le rôle du tryptophane dans le déclenchement et/ou la chronicisation de la migraine et les troubles sensoriels/affectifs associés. De plus, durant la crise migraineuse le message nociceptif (signal de douleur) issu des méninges et le message lumineux issu de la rétine convergent au niveau du thalamus (structure centrale du cerveau) avant d’être transmis vers les régions corticales suggérant un rôle de la rétine et du thalamus dans le mécanisme de photophobie. Le deuxième objectif de notre projet est donc d’étudier comment le message nociceptif/lumineux est traité au niveau thalamique et cortical durant et entre les crises de migraine. Enfin, récemment, il a été montré que la lumière peut avoir des effets bénéfiques sur la sensibilité à la douleur, en fonction de sa couleur avec des effets antinociceptifs de la lumière verte et pronociceptif de la lumière bleue dans des modèles animaux de nociception et de douleurs neuropathiques. Notre troisième objectif est donc d’étudier l’impact de la lumière en fonction de sa couleur sur la sensibilité à la douleur dans un contexte de migraine.

Bénéfices attendus

Nous partons de l’hypothèse que les crises répétées de migraine induisent une altération du traitement de l’information somato-sensorielle et visuelle au niveau de la rétine, des noyaux thalamiques et du cortex. Une déficience en tryptophane favoriserait ces dysfonctionnements via la modulation d'un récepteur. Cette étude envisage donc d’apporter des résultats innovants en mettant en évidence le rôle du tryptophane dans l’initiation et la chronicisation de la migraine ainsi que la vulnérabilité du circuit thalamo-corticale à la neuroinflammation, permettant de trouver des nouvelles cibles thérapeutiques adaptés au patient et centrées sur une approche alimentaire et probiotique et/ou photothérapeutique.

Procédures

injections intrapéritonéales - 3 injections par animal espacées de minimum 9h- quelques secondes par injection injection anesthésique - quelques secondes par injection procédures chirurgicales (implantation électrodes craniennes)- entre 20 et 30 minutes enregistrements électrorétinographiques, 40 minutes maximum, 3 enregistrements par souris à 10 min, 24h et 7 jours enregistrements potentiels évoqués visuel, 40 minutes maximum, 3 enregistrements par souris à 10 min, 24h et 7 jours procédures chirurgicales (microendoscopie)- entre 20 et 30 minutes

Impact sur les animaux

hypersensibilité sensorielle hypersensbilité à la douleur la pose de l'électrode sur la cornée peut entrainer des irritations post-enregistrement (très rarement observé par expérience car l'éectrode est légèrement posée sur la cornée sans déplacement) inconfort lié à la présence de l'endoscope sur la tête de l'animal qui génère un léger surpoids inconfort lors de l'exposiiton à la luière bleue qui est plutôt aversive Normalement l'ISDN n'induit pas de stress et d'anxiété mais certaine souris peuvent avoir une réaction différente à la généralité. Douleur légère (piqûre) lors des injections Léger inconfort lié à la présence de la caméra endoscopique sur la tête de l’animal

Devenir

A la fin de chaque procédure, tous les animaux seront mis à mort car ayant reçu des régimes particuliers et/ou des traiements ou des chirurrgies, ils ne pourront pas etre réutilisé sans prendre le risque de compromettre les autres expérimentations. De plus certains animaux seront mis à mort pour le prélèvement de tissus (procédure 3)

Remplacement

Aucune méthode alternative actuelle ne permet de remplacer l’expérimentation sur animal dans le cadre de ce projet qui prend en compte les interactions complexes entre la rétine (la lumière), le cerveau et le microbiote (alimentation) impliquées dans la migraine et ses symptômes associés. Il est nécessaire de réaliser cette étude chez l’animal afin d’avoir une vision générale du système et de pouvoir étudier les mécanismes de régulation et d’intégration de la douleur migraineuse.

Réduction

Notre expertise dans les domaines techniques utilisés dans ce projet nous permet d’établir le nombre d’animaux par groupe de manière fiable pour obtenir des résultats statistiquement exploitables. Le nombre indiqué dans les différentes procédures correspond au maximum d’animaux mais nous procédons par série de manière à ce que si tout se passe de manière optimale nous puissions réduire le nombre d’animaux par groupe. Quelle que soit la procédure à réaliser, nous allons adapter notre approche statistique aux données obtenues afin de tirer des conclusions statistiquement fiables et pertinentes.

Raffinement

Afin d’assurer le bien-être et le confort des animaux, les souris seront surveillées et manipulées tous les jours par l’expérimentateur et les personnes compétentes. Elles ne seront jamais isolées dans leur cage, sauf pendant la récupération de la chirurgie, et auront un environnement enrichi (des rouleaux en carton et des bandes de papier) avec accès libre à la nourriture et l’eau. Leur état physique et comportement seront évalués régulièrement de la réception à la mise à mort. Dans le cas où l’animal montre au moins un des signes cliniques (tels que manque de toilettage, piloérection, déplacement anormal, posture anormale, mutilation, hypoactivité, agressivité, vocalisation spontanée, lésions, perte de poids, fuite anormale) soit il pourra être soigné (administration des antalgiques contre la douleur, désinfection des blessures, etc.) sans compromettre les résultats et il sera gardé dans l'étude, soit il ne peut pas être soigné, alors sa manipulation sera arrêtée et nous procèderons à sa mise à mort. Dans le cas où l’animal présente trois ou plus des signes cliniques ou s’il perd plus de 15% de son poids initial, nous procèderons à sa mise à mort.

Choix des espèces

Ce projet est la suite d'une étude précédente. Nous continuons donc à utiliser le même modèle animal. Nous avons pu mettre en évidence une similarité des symptômes migraineux chez la souris et l’homme dont allodynie faciale et photophobie. De plus nous envisageons par la suite de travailler sur des souris génétiquement modifiés, knockouts pour des gènes spécifiques afin d’affiner notre étude sur les mécanismes impliqués dans la migraine. Nous utiliserons des souris mâles et femelles adultes (6 -12 semaines d’âge)

Une phalange est coupée sur chaque souriceau entre son septième et son dixième jour de vie, pour l'identifier. Les mêmes souris développent à partir de quatre mois un cancer de la glande surrénale avec métastases pulmonaires, et reçoivent alors deux à trois injections par semaine pendant deux mois, seules ou combinées à une chimiothérapie. 128 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à six mois, au stade où la dissémination métastatique est jugée évidente. Le porteur ne mentionne comme nuisances que le stress de la contention et une douleur de faible intensité liée aux piqûres, sans un mot sur ce que représente pour l'animal un cancer métastatique laissé évoluer deux mois.

Objectifs

Le carcinome corticosurrénalien est un cancer rare et agressif avec un pronostic très défavorable, en grande partie à cause de l’absence de thérapies efficaces pour les patients atteints de carcinome cortico-surrénalien métastatique ou récurrent. En effet, le traitement standard actuel pour ces patients – la combinaison du mitotane avec la tri-chimiothérapie EDP (Etoposide, Doxorubicine et Platine) ne donne qu’une survie globale de 15 mois, soulignant la nécessité de développer de nouvelles thérapies.

Bénéfices attendus

La réalisation de ce projet nous permettra de démontrer le potentiel thérapeutique de l’élimination des cellules sénescentes avec des sénolytiques seuls ou en co-thérapie avec l’étoposide dans un modèle métastatique de carcinome cortico-surrénalien cliniquement pertinent. Ceci devrait permettre d’améliorer le pronostic du corticosurrénalome, qui reste aujourd’hui défavorable.

Procédures

Les souris seront soumises aux interventions suivantes : - Identification par phalangectomie : une phalange distale des souris nouveaux-nées sera coupée entre les premiers 7 et 10 jours de vie afin de permettre l’identification et le génotypage des individus. Le geste sera realisé une seule fois au cours de la vie de l’animal et ne durera que quelques secondes. - Injections intrapéritoneales : cette technique ne nécessite pas d’anesthésie préalable. 128 souris (mâles et femelles confondus, âgées de 4 mois), seront injectées deux ou trois jours par semaine pendant 2 mois avec des sénolytiques seuls on en combinaison avec la chimiothérapie étoposide. Le geste sera réalisé une fois par jour et ne durera que quelques secondes. - Échographie : realisée sous anesthésie gazeuse à l’isoflurane, 128 souris de 4 mois d’âge, mâles et femelles confondus, seront rasées sur les flancs et la taille de la tumeur sera mesurée à l’aide d’un échographe. Ce geste sera réalisé 3 fois par souris : une fois au début du traitement, une fois après un mois de traitement, et puis entre 72 et 48h avant la mise à mort de la souris, et ne durera que 30 minutes à chaque fois.

Impact sur les animaux

Bien que de courte durée (quelques secondes), la contention et les injections intrapéritoneales peuvent induire un stress et une douleur de faible intensité.

Devenir

Tous les animaux ayant subi la procédure seront euthanasiés à la fin de l’expérience pour la réalisation de différentes analyses ciblant le rôle des sénolytiques comme nouvelle approche thérapeutique dans le traitement des corticosurrénalomes métastatiques.

Remplacement

Afin d’éviter la douleur et l’inconfort à l’animal, nous souhaitons remplacer autant que possible les manipulations in vivo par des expériences de culture in vitro sur des lignées de cellules existantes ou provenant des animaux sacrifiés sans manipulation préalable. Cette technique est un bon modèle alternatif pour tester des facteurs clés ayant un potentiel comme agent antitumoral. Cependant, le développement et la progression du cancer vers des stades avancés sont fortement dépendants de l’environnement cellulaire (vascularisation, facteurs de croissance, système immunitaire périphérique…), et ne peuvent pas être reproduits in vitro. Ainsi, la nécessité d’avoir recours à des animaux se justifie in fine par le fait que le développement tumoral est un processus complexe impliquant de nombreux types cellulaires dont les interactions sont cruciales pour favoriser la progression de la tumeur. Pour ces raisons, des méthodes expérimentales n’impliquant pas l’utilisation d’animaux vivants n’apportent pas le même niveau d’information.

Réduction

Dans l’optique de réduire le nombre d’individus par expérience, nous planifions systématiquement plusieurs analyses simultanées, de sorte que les deux glandes surrénales de chaque individu soient utilisées : par exemple l’une pour faire des analyses moléculaires et l’autre pour des analyses histologiques.. De même, le sang des animaux sacrifiés sera systématiquement recueilli afin de réaliser les analyses hormonales. Le nombre d’animaux par groupe correspond au minimum nécessaire pour une démonstration convaincante des principes scientifiques étudiés, sur la base d’arguments statistiques valides. En prenant en compte les variabilités biologiques intrinsèques aux individus, nous constituerons des groupes expérimentaux de 8 souris. Pour les analyses statistiques nous utiliserons des tests non paramétriques.

Raffinement

Les animaux seront élevés dans un environnement contrôlé et enrichi. Durant la procédure, nous veillerons au bien-être des animaux par l’ajout de plaques de papier à ronger et de maisons en carton ou polycarbonate. De plus, du coton sera ajouté dans les cages pour faciliter le maintien de la température corporelle. Les animaux injectés avec le sénolytique seul ou en combinaison avec l’étoposide seront surveillés quotidiennement par du personnel qualifié, jusqu’à leur euthanasie. Les points limites de nos expériences sont déterminés en fonction de la santé générale des animaux ayant subi des manipulations de leur vivant. Ainsi, les expériences seront arrêtées suite à la survenue de manifestations extérieures de mal-être. Pour tous les signes indicateurs de douleurs (activité réduite, perte de poids, automutilation…) nous suivrons une échelle de points limites stricte et des analgésiques seront administrés si besoin.

Choix des espèces

Les rongeurs sont les animaux couramment utilisés comme modèles de pathologies humaines, y compris dans le domaine de l’oncologie. Il existe en effet de nombreux modèles murins tumoraux mimant les cancers humains, incluant les corticosurrénalomes. La connaissance approfondie du génome et de l’expression des gènes chez la souris, ainsi que l’existence de nombreux animaux transgéniques en font un modèle de choix. La lignée utilisée permet l’inactivation de ces deux gènes dans le cortex de la glande surrénale. À partir de 4 mois, ces souris développent des corticosurrénalomes agressifs qui se manifestent par l’apparition de métastases pulmonaires. Afin d’évaluer le rôle antitumoral des sénolytiques sur des corticosurrénalomes à des stades avancés associés à une dissémination métastatique, les souris seront traitées avec le sénolytique seul ou en combinaison avec l’étoposide au moment où les premiers signes de malignité ont été détectés (4 mois) et jusqu’au moment où la dissémination métastatique est évidente (6 mois).

Cinquante molécules par an, deux cent cinquante sur la durée du projet, envoyées par des clients : 4 000 rongeurs, 2 500 souris et 1 500 rats, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent les composés par gavage, injection intrapéritonéale, sous-cutanée ou intraveineuse, subissent des prélèvements sanguins à la queue ou en submandibulaire, et une ponction de liquide céphalorachidien. Tous sont tués pour découper leur cerveau en tranches et y enregistrer l'activité électrique. Le porteur qualifie ce travail de projet scientifique mené sur sa plateforme, alors que les composés, leur toxicité évaluée en amont et le calendrier des tests relèvent de ses clients.

Objectifs

Les maladies neurodégénératives liées au vieillissement ou à des troubles spécifiques, constituent un enjeu majeur de santé publique. Ce projet scientifique, réalisé sur notre plateforme d'électrophysiologie, vise à étudier l'efficacité de composés en développement sur l'activité neuronale, grâce à la technique d'électrophysiologie ex vivo sur coupes cérébrales de rongeurs sains. Ce projet servira de base pour le développement futur de stratégies thérapeutiques, dans les modèles pathologiques spécifiques associés et qui seront décrits dans un autre projet. Pour cela, nous analysons les effets de ces composés sur les mécanismes neuronaux fondamentaux à travers des expériences réalisées sur des rongeurs sauvages. Nos études seront réalisées soit sur la souris soit le rat selon la pathologie étudiée et la disponibilité des modèles animaux de la pathologie. Ces modèles offrent une base physiologique robuste, essentielle pour comprendre les processus fondamentaux dans un système neuronal non altéré. Les différentes structures cérébrales seront étudiées pour étudier la mémoire, la régulation émotionnelle, les circuits de récompense, pour analyser la coordination motrice et les interactions sensorimotrices, pour évaluer les fonctions motrices et certaines dimensions cognitives. Les composés sont administrés par voie orale ou parentérale selon des protocoles adaptés, avec des effets mesurés après des périodes d’exposition définies. Ce projet a pour but de fournir des données fondamentales pour orienter le développement de thérapies innovantes. On estime à 50 le nombre de molécules testées par an soit 250 pour la durée du projet.

Bénéfices attendus

En complément des recherches menées par nos clients, cette étude permettra de mieux comprendre les mécanismes d’action de ces composés et de contribuer au développement de nouvelles approches thérapeutiques contre les maladies neurodégénératives. Les résultats obtenus serviront de base pour la mise en place de stratégies thérapeutiques futures, qui seront approfondies à travers des études spécifiques sur des modèles pathologiques.

Procédures

Administrations : intrapéritonéale : 5 secondes, orale : 5 secondes, sous cutanée : 5 secondes, intraveineuse : 10 secondes, Sur animaux sous anesthésie et sous antalgie : prélèvements sanguins 5 secondes. prélèvements liquide céphalo rachidien 20 secondes, chirurgie terminale sans réveil 1 minute.

Impact sur les animaux

Les administrations et prélèvements sanguins peuvent induire un stress, dont l’intensité et la durée dépendent du type d’administration et de sa répétition. Les procédures uniques provoquent un stress aigu et transitoire, tandis que les administrations répétées, même sur une période prolongée, ne génèrent pas de stress prolongé si les techniques sont maîtrisées. Pour les administrations aiguës, les signes d’inconfort restent limités. Cependant, des administrations répétées peuvent entraîner une sensibilisation locale ou des modifications comportementales, telles qu’une réduction de l’activité spontanée ou des altérations dans l’interaction avec l’environnement. La toxicité des composés administrés a été évaluée en amont par nos clients, de manière à minimiser les risques d'effets indésirables. L’administration par gavage peut entraîner une gêne légère à modérée (gavage chronique), transitoire, due à la contention et à l’introduction de la sonde. Les produits administrés par cette voie peuvent induire des modifications dans la consistance des selles, ainsi qu’une baisse de la prise alimentaire. L’injection sous-cutanée entraîne une douleur légère et brève, due à la piqûre et au produit injecté. Une irritation ou une inflammation locale peuvent persister plusieurs minutes selon le composé administré. L’injection intrapéritonéale provoque un inconfort temporaire et une douleur légère. L’injection dans la veine caudale induit une douleur légère au moment de la piqûre et un stress bref lié à l’immobilisation. Une rougeur peut persister plusieurs minutes selon le composé administré. Un prélèvement sanguin à la veine caudale entraîne une douleur légère au moment de la piqûre et un stress transitoire lié à l’immobilisation. Le prélèvement submandibulaire provoque une douleur légère à modérée de courte durée en raison de la ponction. Les prélèvements terminaux de sang par la méthode du sinus rétro-orbitaire ainsi que celui du liquide céphalorachidien sont réalisés sous anesthésie. Un stress temporaire peut être associé à l’anesthésie.

Devenir

Les animaux seront tous euthanasiés afin de réaliser les coupes cérébrales et procéder aux enregistrements de l’activité cérébrale sur ces coupes.

Remplacement

L’étude des réseaux neuronaux et de l’activité cellulaire est réalisée sur des coupes cérébrales de rongeurs à l’aide de techniques d’électrophysiologie. Ces préparations ex vivo conservent certaines propriétés fonctionnelles des circuits neuronaux, permettant d’étudier l’activité synaptique et la dynamique des réseaux à une échelle locale. Les approches non animales, telles que les modélisations in silico, les cultures cellulaires ou les modèles in vitro, apportent des informations précieuses en phase exploratoire, notamment sur les mécanismes moléculaires et cellulaires. Dans ce projet, les composés testés ont d’ailleurs déjà été évalués par nos clients sur des modèles in vitro, permettant d’identifier des effets initiaux sur l’activité neuronale à un niveau cellulaire. Cependant, ces modèles in vitro ne permettent pas d’étudier les interactions au sein d’un réseau neuronal fonctionnel, ce qui justifie le recours aux coupes cérébrales ex vivo pour approfondir ces analyses dans un cadre plus proche de la physiologie neuronale.

Réduction

Le nombre d’animaux a été réduit autant que possible, tout en étant suffisant pour l'obtention de résultats exploitables. L'évaluation du nombre d'animaux nécessaire a été effectuée par un programme adapté. Les résultats seront analysés par des tests statistiques.

Raffinement

À leur arrivée, les animaux seront hébergés en groupes sociaux dans des cages adaptées, enrichies d’éléments tels que des bûchettes de bois à grignoter, de la frisure papier, et des carrés de coton. Des tunnels en carton seront fournis pour les rats, tandis que des dômes transparents rouges seront utilisés pour les souris afin de faciliter les transferts entre cages tout en réduisant le stress. Des interactions quotidiennes avec les humains, combinées à une transition progressive de la lumière, amélioreront encore leurs conditions d’hébergement. Après chaque intervention technique, les réactions seront étroitement surveillées afin de minimiser toute souffrance animale. En cas de détérioration de leur état général, une surveillance renforcée sera mise en place, avec des soins appropriés prodigués en concertation avec le responsable du bien-être animal. Les fiches d’observation et les points limites établis pour le projet seront scrupuleusement respectés pour détecter et traiter précocement tout signe de souffrance ou de détresse. Les animaux seront pesés au moins une fois par semaine après l’acclimatation et avant le début des traitements. En cas de traitements répétés et consécutifs, des pesées 2 fois par semaine permettront d’ajuster précisément les volumes administrés. Les animaux seront toujours sous anesthésie générale / analgésie pour les procédures le nécessitant.

Choix des espèces

Nos expérimentations sont réalisées chez la souris et le rat, deux modèles largement utilisés en neurosciences pour l’étude des mécanismes cérébraux. Ces espèces présentent des similitudes importantes avec le cerveau humain. Ces similitudes en font des modèles de choix pour étudier les bases du fonctionnement normal du cerveau et les processus qui peuvent être perturbés dans les maladies neurodégénératives. Les animaux seront utilisés à partir de l'âge de 4 semaines, (groupe de référence) correspondant au stade adolescent chez l'humain, jusqu'à 95 semaines, afin de couvrir toute la gamme des âges, du stade jeune (adolescent) à l'adulte âgé.

Deux trous sont percés dans le crâne de chaque souris, de part et d'autre de la suture, puis comblés par impression laser de cellules et de matériaux directement sur la plaie. 130 souris immunodéficientes vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées deux mois après l'opération pour mesurer la repousse osseuse. Sept séances d'IRM de trente minutes sous anesthésie s'échelonnent du premier au trente-cinquième jour, cadence que le porteur classe comme non douloureuse. Parmi les bénéfices annoncés figure le dépôt de brevets sur les nouvelles formulations de bioencre, à côté de l'optimisation de la station de bioimpression du laboratoire.

Objectifs

Les pertes de susbtance osseuse, d'origine traumatique, tumorale ou dégénérative, constituent actuellement un problème majeur de santé publique. Les solutions thérapeutiques actuelles présentent toutes des limites et des risques (manque de disponibilité, infections, douleurs au niveau du site de prélèvement, rejet immunitaire). C'est dans ce contexte que se sont développées les stratégies d'ingénierie tissulaire osseuse. De précédentes études ont démontré l'intérêt des technologies de bioimpression pour produire des substituts osseux avec des propriétés optimisées, mimant fidèlement le tissu osseux natif et avec une prévascularisation permettant de limiter le risque de nécrose du greffon. De récents travaux ont pu démontrer la faisabilité d’imprimer des biomatériaux et cellules à l'aide de la Bioimpression Assistée par Laser (LAB) directement au niveau de défauts osseux crâniens chez la souris, pour favoriser une meilleure vascularisation et régénération osseuse. Malgré des résultats prometteurs, les conditions expérimentales n’ont pas permis une régénération osseuse complète. Par ailleurs, l’un des principaux obstacles rencontrés dans un précédent projet concernait l’imagerie et le suivi en temps réel des motifs imprimés in vivo. L'objectif principal de ce nouveau projet est d'optimiser les précédents résultats obtenus en développant une nouvelle bioencre, basée sur l'utilisation d'hydrogels naturels et synthétiques associés à différentes particules minérales, ainsi que des cellules souches ou dérivés cellulaires, afin d'améliorer la régénération osseuse par Bioimpression Assistée par Laser in vivo. Le second objectif du projet est de développer une nouvelle stratégie d'imagerie par IRM pour suivre l’organisation des motifs cellulaires, la vascularisation et la maturation tissulaire avec une haute résolution. Afin de répondre à ces deux objectifs, le projet se déroulera dans deux établissements utilisateurs.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de mettre en évidence l'effet de la bioimpression in vivo combinée à de nouvelles formulations de bioencre, impliquant des nouveaux biomatériaux associés à différentes particules minérales et cellules/dérivés cellulaires. Ces résultats nous permettront d'envisager un/des dépôts de brevet dans le cadre de ces nouvelles applications. Ce projet visera également à évaluer, au niveau biologique, si des dérivés cellulaires pourraient remplacer les cellules elles-mêmes au sein d'une bioencre et si leur ajout est pertinent dans le contexte de régénération osseuse (permettant ainsi à terme de s'affranchir de l'utilisation des cellules souches). D'un point de vue technologique, ce projet constitue une étape-clé dans l'optimisation de notre station de bioimpression in situ, par l'intégration en son sein du dispositif anesthésique, les optimisations technologiques du dispositif au service d'une bioimpression plus précise et l'utilisation d'une nouvelle interface plus intuitive. Enfin, ce projet permettra de valider l'utilisation d'une nouvelle stratégie d'imagerie non-invasive haute résolution, basée sur l'IRM, pour assurer le suivi en temps des cellules bioimprimées in vivo.

Procédures

Au sein du premier établissement utilisateur, les animaux seront soumis à une chirurgie (durée de 5 minutes environ) et une procédure de bioimpression in situ (15 secondes pour l'impression en elle-même ; 5 minutes au total en comptant l'installation de la souris et le paramétrage de l'impression), sous anesthésie. Les animaux seront également soumis à l'administration d'un anti-douleur à 3 reprises (par injection intra-péritonéale) à différents temps (durée 30 secondes pour chaque injection) dans le cadre de la procédure analgésique. Au sein du second établissement utilisateur, l'acquisition de chaque séquence IRM sera de 30 minutes, sous anesthésie, et réalisée à 7 reprises (J1, J4, J7, J14, J21, J28, J35).

Impact sur les animaux

Les animaux pourront subir du stress lors de l'anesthésie (phase d'induction dans la boîte, entre 2 et 5 minutes) avant la chirurgie. Des douleurs pourront être ressenties lors des injections (anti-douleur), ainsi qu'après la chirurgie (procédure de classe modérée), sur les 3 jours post-opératoires. Le protocole de bioimpression et d'imagerie in vivo (IRM) n'engendreront aucune douleur (classe légère).

Devenir

Les animaux seront mis à mort 2 mois après l'intervention chirurgicale, afin de pouvoir évaluer la vascularisation et la régénération osseuse d'un point de vue quantitatif et qualitatif (microCT, histologie).

Remplacement

Ces expérimentations doivent se faire dans un modèle animal, car un environnement multifactoriel ne peut pas être reproduit in vitro. Seules ces conditions in vivo chez l'animal permettent l’étude de processus dynamiques complexes tels que la vascularisation et la cicatrisation osseuse, étroitement liées, dans un milieu proche des conditions physiologiques. Néanmoins, des expérimentations in vitro préalables seront réalisées (actuellement en cours) afin de déterminer les formulations optimales pour chaque biomatériau à évaluer in vivo et ainsi réduire considérablement le nombre de conditions expérimentales et donc d'animaux. Cinq conditions expérimentales in vivo sont ainsi finalement prévues pour chacun des deux biomatériaux (soit 2 x (5 x n=10) = 100 animaux) et 3 conditions expérimentales pour le suivi par IRM (soit 3 x n=10 = 30 animaux).

Réduction

Afin de réduire le nombre d'animaux, deux défauts osseux seront créés sur chaque animal, de chaque côté de la suture crânienne. Il y aura 10 animaux par groupes, ce qui est le nombre minimal d'animaux que l'ont peut utiliser pour avoir ensuite des analyses statistiques qui soient pertinentes, compte tenu du degré de variabilité inter-individuelle.

Raffinement

Les animaux seront hébergés en groupe (5 par cage), dans des cages avec de l'enrichissement naturel afin de leur offrir le meilleur environnement possible pendant l'étude (nid de coton, litière en copeaux de peupliers et jouets). Les expérimentateurs sont tous titulaires d'une formation Concepteur ou Applicateur, et satisfont aux obligations de formation continue en expérimentation animale. Le stress sera réduit en manipulant régulièrement les animaux avant l'anesthésie pour qu'ils s'habituent aux expérimentateurs. Du gel lacrymal sera employé afin de limiter la sécheresse oculaire. Les interventions seront réalisées sous anesthésie. Le réveil s’effectuera sur couverture chauffante. La douleur sera réduite au maximum grâce à l'utilisation d'analgésique avant et après l'opération si besoin, après concertation avec le responsable du suivi du bien-être des animaux et en présence du vétérinaire référent. Les souris seront hébergées en cages individuelles pendant une durée inférieure à 24h après l’opération pour préserver les sutures et permettre un meilleur rétablissement, puis regroupées par 5 en respectant la composition du groupe pré-opératoire. L’estimation de la souffrance sera réalisée dans les 5 premiers jours par l’expérimentateur, en même temps que par le personnel de l’animalerie. Cette estimation est ensuite réalisée quotidiennement par le personnel de l’animalerie. Les animaux seront surveillés concernant leurs activités et leurs comportements. Des points limites stricts et spécifiques du projet seront appliqués.

Choix des espèces

Les souris utilisées dans ce projet présentent une immuno-déficience marquée, les rendant compétentes pour l’implantation de matériaux contenant des cellules humaines. Elles seront hébergées à l’animalerie pour une durée maximale de 4 semaines avant l’opération et 10 semaines après l’opération. Elles seront protégées des pathogènes et des opportunistes car hébergées en portoirs ventilés. Le défaut osseux de taille critique de calvaria chez ces souris est un modèle qui est largement validé dans la littérature scientifique. Il s’agit d’un modèle de choix en ingénierie tissulaire osseuse pour étudier l’influence des cellules et biomatériaux sur la régénération osseuse. Ce modèle animal est également le seul ayant une taille adaptée à la procédure de bioimpression assistée par laser in vivo à l'heure actuelle, permettant son insertion dans la station de travail. De plus, le site d’implantation au niveau de la surface du crâne permet d’avoir une surface facilement accessible et relativement plane, permettant la focalisation du laser sur le centre du défaut osseux. Les souris seront utilisées à l’âge de 8 à 12 semaines, donc dans un stade adulte pour éviter des faux résultats liés à la croissance de l’animal.

Toutes tuées à l'issue parce que les atteintes subies interdisent tout placement ou réutilisation, 492 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune passe par une première chirurgie de vingt minutes sous anesthésie gazeuse, une partie d'entre elles subissant une seconde intervention, chirurgicale ou pharmacologique, destinée à détruire par degrés leur appareil vestibulaire. Les souris ainsi rendues déséquilibrées suivent ensuite un programme de rééducation calqué sur celui proposé aux patients humains. Le porteur signale que ces souris peuvent aussi devenir sourdes, précise que ce point n'est pas quantifié parce qu'il sort du sujet, et affirme que la neurophysiologie intégrative ne peut être conduite que sur animal vivant et éveillé.

Objectifs

L'objectif de ce projet est d'étudier à l'aide de modèles précliniques fiables et reproductibles, l'intérêt potentiel de la mise en place de protocoles locomoteurs et visuels. Les objectifs spécifiques seront i) de déterminer les fenêtres d'opportunités thérapeutiques en quantifiant l'intérêt d'une prise en charge précoce, ii) de déterminer en fonction de la sévérité des pathologies vestibulaires, les bénéfices thérapeutiques potentiels des différentes approches locomotrices et visuelles. Dans le cas de pathologies touchant l'équilibre, les patients ressentent des déséquilibres et des flous visuels liées à une mauvaise stabilisation du corps et du regard au cours des mouvements. Se mettent alors en place des substitutions sensorielles qui permettent progressivement le rétablissement de l’équilibre grâce aux informations visuelles et proprioceptives. La prise en charge des patients comprend la mise en place d'une rééducation vestibulaire consistant en des séances de sollicitations multi sensorielles, notamment à la marche ou visuelles. Ces protocoles n'ont cependant jamais fait l'objet de validations précliniques, ils sont extrêmement variables et dépendent largement de la pratique des professionels de santé.

Bénéfices attendus

Le projet constitue un projet de recherche fondamental dont les bénéfices attendus sont une meilleure compréhension des capacités plastiques du cerveau dans un contexte de dégradation ou perte totale des infomations sensorielles vestibulaires. En particulier le projet permettra de mieux identifier le potentiel thérapeutique associé à des protocoles de réhabilitations effectués en rééducation vestibulaire. Bien que conduit chez l’animal, les retombées sociétales du projet concernent donc la recherche translationnelle chez l’homme et notamment la question de la réhabilitation de patients souffrants de pertes vestibulaires.

Procédures

Tous les animaux (n=492) seront soumis à des chirurgies préliminaires d'une durée de 20 minutes sous anesthésie gazeuse. Pour générer les modèles de vertiges, une partie des souris seront soumises à une seconde chirurgie afin de causer des pertes vestibulaires gradées par une approche chirurgicale ou pharmacologique. Ces animaux bénéficieront ensuite d'une réhabilitation comparable aux interventions thérapeutiques mises en place chez l'homme dans le cadre de réhabilitation vestibulaire.

Impact sur les animaux

Des chirurgies et interventions pharmacologiques potentiellement douloureuses nécessaires au projet sont réalisées ; afin de minimiser le stress et la douleur, des traitements analgésiques et antalgiques adaptés sont mis en place. Comme les patients, les souris déficientes vestibulaires peuvent présenter des déficits auditifs associés qui ne sont cependant pas l'objet de l'étude et ne sont donc pas quantifiés.

Devenir

L'ensemble des procédures subies ne permettent pas de placer ni réutiliser les animaux qui doivent donc être euthanasiés (n=492 maximum) en fin de protocole.

Remplacement

L’intégration des signaux sensoriels issus de l’oreille interne, de la proprioception, de la vision, et les signaux moteurs issus de la moelle implique de nombreuses régions du cerveau et différents réseaux de neurones. Afin de comprendre les interactions entre systèmes, il est nécessaire de travailler sur un animal vivant et éveillé. Il s’agit d’un projet de Neurophysiologie intégrative qui ne peut être conduit que sur animal vivant.

Réduction

Des tests statistiques seront effectués en cours de protocole afin de réduire le nombre nécessaire d’animaux au minimum nécessaire pour atteindre des différences significatives entre les différents groupes testés. Le nombre de souris estimé l’a été en considérant que 20% des souris pourraient ne pas compléter l'ensemble des tests couvrant la période de réhabilitation. Le nombre de souris correspond à une estimation du maximum de souris qui pourraient être nécessaires, il est susceptible d'être revu à la baisse au cours du projet.

Raffinement

Les souris sont maintenues par groupes de 4. Les cages sont enrichies avec des roues et rouleaux. Les animaux sont suivis individuellement, leur poids est controlé régulièrement pendant les phases de tests. Chaque animal bénéficie tout au long de l’étude d’une attention et de soins de qualité par du personnel qualifié, afin d’assurer un bien-être optimal. Des traitements antalgiques et anesthésiques adaptés sont utilisés. Des points limites objectifs sont définis afin le cas échéant d’adapter les soins ou de mettre fin à l’expérimentation.

Choix des espèces

La souris constitue un modèle reconnu pour les expériences de neurophysiologie intégrative visant à mieux comprendre le fonctionnement du cerveau des mammifères. Les animaux seront utilisés à l’âge où les réflexes sensorimoteurs étudiés sont matures, soit à partir de 6 semaines et jusqu’à 16 semaines (4 mois) pour les plus âgées.

810 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une injection de toxines bactériennes provoque une chute de pression artérielle puis une insuffisance circulatoire avec troubles de la conscience allant jusqu'au coma, suivie d'une IRM de trente minutes sous anesthésie. Le porteur présente ce coma comme limitant l'inconfort, tout en indiquant que les doses employées ici peuvent engendrer des douleurs physiques et psychologiques avant son installation. Les essais préliminaires sur cellules sont écartés, le porteur concluant à la "nécessité" d'un modèle animal pour intégrer les voies physiologiques du choc septique.

Objectifs

Le choc septique se définit comme une infection généralisée de l’organisme entrainant une défaillance de l’ensemble des organes. Il constitue un enjeu de santé publique majeur et est responsable, d’après l’OMS (Organisation Mondiale de la Santé), d’environ 11 millions de décès chaque année. Lors d’un choc septique il existe notamment un déséquilibre majeur entre les besoins de l’organisme en oxygène et nutriments et les apports fournis par le système cardiovasculaire. Plus spécifiquement, la perméabilité des vaisseaux sanguins augmente drastiquement, provoquant ainsi une fuite majeure du plasma. Cette anomalie vasculaire, qui porte le nom de fuite capillaire, joue un rôle prépondérant dans l’évolution des patients en impactant très négativement leur pronostic vital. Pourtant, bien qu’une mortalité de 60% soit associée aux patients présentant une fuite capillaire, son origine reste néanmoins très peu connue et il n’existe à l’heure actuelle aucun traitement disponible. Dans ce contexte, notre projet de recherche vise à trouver des cibles thérapeutiques pour contrôler la fuite capillaire au cours du choc septique chez l’Homme. Dans un travail prospectif de recherche translationnelle entre un service de réanimation médicale et un laboratoire de recherche, nous avons identifié chez 19 patients plusieurs protéines associées au syndrome de fuite capillaire. Cette étude a permis en particulier d’identifier une cible d’intérêt particulier du fait de son action sur les vaisseaux sanguins. Plusieurs données suggèrent un rôle protecteur de cette protéine dans l’intégrité des vaisseaux sanguins. Notre objectif est ainsi de fournir la preuve de concept que la modulation de cette protéine permet de diminuer la fuite capillaire et ainsi la mortalité au cours du choc septique. Le projet se déroulera sur deux établissements utilisateurs (EU1 et EU2).

Bénéfices attendus

Le contrôle de la fuite capillaire au cours du choc septique est une approche totalement innovante. Elle répond à un besoin médical majeur, la fuite capillaire jouant un rôle majeur dans l’évolution défavorable des patients. L’objectif à long terme de ce projet est la mise au point de nouvelles thérapeutiques pour contrôler la fuite vasculaire chez les patients. La fuite capillaire induite par le choc septique est impliquée dans d’autres formes de syndrome de réponse inflammatoire systémique (SRIS) lié à une agression aiguë sévère, comme le choc cardiogénique au sens plus large ou le syndrome de détresse respiratoire aiguë. La positivité de notre étude ouvrirait alors un large champ d’investigations et de thérapeutiques potentielles au cours de ces pathologies.

Procédures

Les animaux recevront chacun une injection de toxines bactériennes (d’une durée de moins d’une minute) puis de notre protéine d'intérêt (EU1). Une injection d’anti-douleur sera réalisée systématiquement en début d'expérimentation pour limiter la souffrance des animaux (durée de moins d’une minute) (EU1). Les animaux subiront une IRM d'une durée totale de 30 minutes sous anesthésie générale (EU2). Les effets indésirables liés à l'injection de toxines bactériennes sont les suivants : une baisse de la pression artérielle, une insuffisance circulatoire avec des troubles de conscience (endormissement puis coma). L'imagerie IRM sera réalisée sous anesthésie générale uniquement pour éviter les mouvements de l'animal, et ne sont pas une source de douleur pour la souris. Tout au long du protocole, une administration d’analgésique pourra être réalisée en cas de signes de douleur.

Impact sur les animaux

L’induction d’un syndrôme de réponse inflammatoire systémique sera effectuée par injection toxines bactériennes. Il s’agit d’un modèle utilisé de façon extensive dans la littérature pour mimer ce syndrôme L’injection entraine une baisse de pression artérielle puis une insuffisance circulatoire avec des troubles de conscience (endormissement puis coma). Ce modèle a déjà été testé et mis au point précédemment au laboratoire. Les examens d'imagerie réalisés, quant à eux, sont non invasifs et atraumatiques et impliquent au maximum l'injection d'un agent de contraste utilisé en clinique.

Devenir

Mise à mort, pour récupération post-euthanasie du sang et des tissus.

Remplacement

Dans un but de remplacement, des études préliminaires in vitro ont été réalisées au laboratoire. Cependant, ces conditions expérimentales ne sont pas satisfaisantes car elles ne permettent pas de reproduire les nombreuses voies physiologiques mises en jeu au cours du choc septique. La fuite capillaire est en effet d’origine multifactorielle et notre protéine d'intérêt régule de nombreuses voies physiologiques, comme l’inflammation, l’angiogenèse ou le métabolisme lipidique. Notre projet nécessite par conséquent le recours à un modèle animal, qui intègre ces différentes composantes physiologiques. De plus, les systèmes et protocoles d'imagerie ont été optimisés et caractérisés sur des objets physiques de forme, géométrie, composition, etc... connus permettant ainsi de comparer images obtenues et réalité, avant de passer chez l'animal.

Réduction

Le nombre d’animaux a été réduit à celui requis pour une validité statistique des résultats.

Raffinement

À la dose utilisée, le choc septique induit s’accompagne d’un effet analgésique, puis de troubles de conscience entraînant un coma, limitant l’inconfort des animaux. Cependant, les doses plus importantes utilisées ici peuvent davantage engendrer l’apparition de douleurs physiques et psychologiques. Pour diminuer l’inconfort lié à cette phase précédent le coma, un antalgique sera administré. Néanmoins, si malgré cette administration et l’utilisation de tapis chauffants, l’enrichissement présent dans les cages et le suivi régulier des animaux, les expérimentateurs détectent une souffrance importante chez l’animal pendant l'expérimentation, une mise à mort immédiate sera réalisée sous anesthésie profonde. Les animaux seront ainsi exclus de l’étude et rapportés dans un fichier spécifique. Les examens d'imagerie médicale sont non invasifs et atraumatiques et impliquent au maximum l'injection d'un agent de contraste utilisé en clinique. Les animaux seront surveillés tout au long du protocole afin d’observer leur comportement. En cas de signes de souffrance, des traitements analgésiques seront utilisés. En cas d'échec de réduction de la douleur, les procédures seront arrêtées et les animaux mis à mort. Enfin, le transport entre sites sera assuré par un prestataire agréé et durera environ 30 minutes. Les animaux auront accès à l’eau et l’alimentation pendant toute la durée du trajet. Les cages seront ventilées et enrichies avec du coton. Un délai entre le transport et l'imagerie sur site sera mis en place pour diminuer le stress des animaux.

Choix des espèces

Les souris ont été choisies car le protocole précis de syndrome de réponse inflammatoire systémique induit par des sucres mimant des toxines bactériennes est établi chez la souris et il permettrait la démonstration de la preuve génétique de l'implication de cette protéine d'intérêt dans ce modèle de sepsis. Ce projet permettra de visualiser les effets protecteurs de cette protéine sur la fuite capillaire associée au choc septique. Ces expériences permettront de définir si cette protéine peut être une nouvelle cible thérapeutique potentielle dans le traitement de la fuite capillaire au cours du syndrome de réponse inflammatoire systémique chez l’homme. Les expériences seront réalisées sur des souris de 10 à 12 semaines, le modèle de syndrome de réponse inflammatoire systémique étant bien défini dans la littérature pour ce stade de développement.