Recherche fondamentale
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Caractérisation de l’effet d’un pesticide sur les cellules d’origine d’un cancer pédiatrique musculaire dans un modèle murin
- Recherche fondamentale
- Oncologie
Pour vérifier si des cellules neuronales embryonnaires transformées donnent des tumeurs du muscle, et si un pesticide favorise ce basculement, 250 souris de six semaines reçoivent une greffe dans la patte. Elles sont utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et toutes tuées à l'issue, sans possibilité d'être réutilisées. L'épaisseur de la patte greffée est mesurée deux fois par semaine sur animal vigile, jusqu'à seize fois, et le porteur indique que la croissance de la tumeur peut provoquer une douleur modérée. La mise à mort est déclenchée par l'atteinte de points limites décrits comme précoces et prédictifs d'un mal-être, et le porteur annonce l'ajout de nourriture humidifiée au fond de la cage au cas où les souris auraient des difficultés à se déplacer.
Objectifs
Les cancers touchent chaque année plus de 2500 enfants en France. On estime qu’un enfant sur 440 sera atteint par un cancer avant l’âge de 15 ans. Malgré des essais cliniques internationaux, leur taux de survie ne s’améliore plus depuis 20 ans. Il est donc indispensable de mieux comprendre leurs origines et leurs particularités moléculaires pour développer des traitements plus efficaces et moins toxiques. Ce projet a pour objectif de déterminer si des cancers du muscle observés chez les enfants et les adolescents peuvent dériver non seulement de la transformation de cellules du muscle mais aussi d’une autre population de cellules neuronales, sous l’effet de facteurs environnementaux et/ou génétiques. Cette question est importante, car la réponse aux chimiothérapies peut varier en fonction de la cellule à l’origine des tumeurs. Il a été montré que lorsqu’on exprime des gènes mutés chez les patients atteints par ces cancers du muscle dans les cellules neuronales, celles-ci prolifèrent et expriment des marqueurs de ces cancers. Par ailleurs, l’exposition de ces cellules aux pesticides favorise leur potentiel tumoral. Il faut maintenant vérifier que les cellules neuronales transformées donnent des tumeurs dans les muscles. Ce projet permettra de fournir de nouvelles pistes pour comprendre l’origine de ces cancers.
Bénéfices attendus
Ce projet va permettre de déterminer si un type de cellules embryonnaires peut être l’origine de certains cancers pédiatriques.
Procédures
Injection anti-douleur / analgésie avant la greffe (Nombre : 1 fois maxi - Durée : 30 s). Anesthésie lors de la greffe (Nombre : 1 fois au moment de la greffe tumorale - Durée : 5 min) Pesée en début de procédure puis 1 fois par semaine (Nombre : 8 fois maxi - Durée : 30 s). Mesure de l’épaisseur de la patte greffée et de la patte controlatérale avant la greffe puis 2 fois par semaine (Nombre : 16 fois maxi - Durée : 1 min).
Impact sur les animaux
Avant l’implantation intra-musculaire (IM), l’injection en sous-cutanée d’un anti-douleur engendre une douleur légère. L’implantation IM sous anesthésie quant à elle entraîne une douleur légère. Le suivi de la prise tumorale va engendrer un stress léger lors de la mesure de l’épaisseur de la patte greffée et de la patte car ces mesures sont réalisées sur animaux vigiles. Le développement de tumeurs peut engendrer une douleur modérée.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort en fin de procédure ou en cas d'atteinte de points limites. Les animaux ne pourront pas être réutilisés pour d'autres expériences.
Remplacement
Le modèle animal est le seul permettant de prendre en compte de nombreux facteurs physiologiques susceptibles d'intervenir dans le potentiel tumorigénique de ces lignées cellulaires embryonnaires. Des études in vitro précédemment réalisées ne permettent pas de répondre aux objectifs.
Réduction
Afin de réduire le nombre d'animaux utilisés, des études précédentes ont permis de sélectionner les mutations d’intérêt. D’après les données de la littérature et notre expérience, le taux de prise de greffe sera de minimum 50%. Ces données ont été prises en compte afin d’utiliser le nombre minimum d’animaux permettant de s’assurer de la reproductibilité et de réaliser une analyse statistique des résultats. De plus, les procédures prévues dans ce projet sont séquentielles, ce qui permettra de réduire au maximum le nombre de souris impliquées dans le projet.
Raffinement
Au cours de ce projet, les précautions seront prises pour stresser au minimum l’animal. Une fiche de scoring sera également mise en place. Dès leur arrivée, les souris seront hébergées par groupe de 5 animaux par cage. Une période d’acclimatation sera respectée avant l’entrée des animaux dans l’une des procédures. L'administration d’antidouleur, d'anesthésique, un suivi adapté des animaux et la définition précise des points limites précoces et prédictifs d'un mal être, permettent de limiter au maximum la souffrance animale. Post greffe, de la nourriture humidifiée sera ajoutée au fond de la cage au cas où les animaux présentent des difficultés à se déplacer.
Choix des espèces
L’utilisation de ce modèle souris est nécessaire pour étudier le potentiel tumoral des cellules embryonnaires modifiées car ces dernières sont issues du même modèle murin, permettant de s’affranchir du risque de rejet de greffe par le système immunitaire. Les cancers musculaires sont des tumeurs pédiatriques rares, pour lesquels autant de jeunes femmes que de jeunes hommes sont touchés. Par conséquent, nous utiliserons des souris mâles et femelles dans cette procédure afin de ne pas introduire de biais liés au sexe. Les greffes seront réalisées sur des souris de 6 semaines, âge optimale pour la prise de greffe d'après la littérature.
Évaluation de stratégies pharmacologiques pour limiter l’impact d’un arrêt cardiaque sur la fonction neurologique chez le porc
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
Soumis à une chirurgie de deux à trois heures puis à un arrêt cardio-respiratoire provoqué, 110 porcs juvéniles de 30 kilos sont tous tués, soixante d'entre eux sans jamais reprendre conscience et cinquante dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Dix-neuf prélèvements sanguins sont réalisés sur les six heures de suivi, et la réanimation cardiopulmonaire s'interrompt faute de reprise de la circulation au bout de trente minutes. Le projet compare le score de dysfonction neurologique et la mort neuronale entre trois groupes, pour évaluer deux molécules censées limiter les lésions cérébrales après un arrêt cardiaque. Au titre de la réduction, le porteur écrit que des pertes chirurgicales ou techniques sont possibles pour 40 % de l'effectif compte tenu de la difficulté du modèle, tout en présentant ces 110 animaux comme le nombre le plus faible possible.
Objectifs
L’arrêt cardiaque est un enjeu majeur de santé publique, à l’origine de 46 000 décès chaque année en France. Seulement 10% des patients survivent sans ou avec peu de séquelles neurologiques. Il est donc nécessaire de développer des stratégies d’amélioration de la récupération neurologique après un arrêt cardiaque. Les recherches récentes s’intéressent aux molécules jouant un rôle dans le mécanisme de l’apport de source énergétique aux organes, notamment le pyruvate et le succinate, pendant un épisode ischémique. Ce mécanisme met en œuvre un ensemble de réactions moléculaires dont certaines seraient néfastes pour la récupération neurologique après l'arrêt cardiaque. D’ailleurs il a été montré que le blocage d’une partie de ce mécanisme améliore les atteintes neurologiques après un arrêt cardiaque. Le succinate, issu de ce mécanisme, joue un rôle crucial dans les lésions cérébrales après un arrêt cardiaque. En effet, le succinate, accumulé pendant l'ischémie, contribue à la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) lors du retour de la circulation sanguine, ce qui aggrave les lésions cérébrales. Le malonate, qui bloque une partie du mécanisme de la source énergétique, a démontré son efficacité dans l’ischémie cérébrale et cardiaque. Il a été démontré que l’oxamate, qui bloque une autre partie du mécanisme de la source énergétique était puissamment protecteur du cerveau dans un modèle d’arrêt cardiaque chez le lapin. Ainsi, la recherche dans ce domaine est nécessaire pour développer des stratégies thérapeutiques visant à réduire les lésions cérébrales après un arrêt cardiaque. Nous avons démontré que l’oxamate, un inhibiteur de la lactate déshydrogénase était puissamment neuroprotecteur lorsqu’administré avant l’arrêt cardiaque dans une autre espèce. L’objectif du projet sera de démontrer si l’utilisation de ces deux molécules pourrait permettre d’améliorer la fonction neurologique post-arrêt cardiaque dans un modèle porcin.
Bénéfices attendus
Nous évaluerons l’effet neuroprotecteur d'agents pharmacologiques du métabolisme dans un modèle d’arrêt cardiaque chez le porc. Pour cela, nous comparerons le score de dysfonction neurologique ainsi que la mort neuronale entre les 3 groupes d’animaux. Les agents pharmacologiques devraient améliorer les lésions cérébrales et donc l’atteinte neurologique des animaux traités comparés au groupe Témoin.
Procédures
Tous les animaux seront soumis à une procédure chirurgicale et à un arrêt cardio-respiratoire. La durée de la procédure chirurgicale est estimé entre 2 à 3 heures selon la procédure. Les animaux seront suivis ensuite selon la procédure soit 6 heures soit 48 heures après la reprise d’une circulation spontanée. Des prélèvements sanguins à l'état anesthésié seront réalisés tout le long de la procédure 12 prélèvements artériels et 7 prélèvements veineux à différents temps pendant le suivi de 360 minutes.
Impact sur les animaux
Dans ce projet, les échecs de réanimation sont possibles chez les animaux, compte tenu de la difficulté du modèle. En cas d’absence de reprise de la circulation spontanée au bout de 30 min, la réanimation cardiopulmonaire sera interrompue. Une dysfonction neurologique sévère peut être observée, les points limites ont été définis. La mise à mort sera réalisée dans ces contextes précis.
Devenir
Tous les animaux sont mis à mort en fin de protocole car le prélèvement de cerveau est réalisé pour des analyses histologiques.
Remplacement
L’arrêt cardiaque induit une dysfonction de plusieurs organes après la réanimation. Le caractère intégratif de l’affection ne permet donc pas de la reproduire in vitro ou in silico (absence de Remplacement possible). L’étude de médicaments ou dispositif permettant de lutter contre ses séquelles doit se faire in vivo, en utilisant des animaux à des fins scientifiques.
Réduction
Le calcul a été déterminé par une approche statistique considérant 110 animaux au total dans ce projet. Ce calcul permet d’utiliser le nombre d’animaux le plus faible possible pour conduire le projet présenté. Des pertes chirurgicales ou techniques sont possibles pour 40% de l’effectif total pour le modèle porcin d’arrêt cardiaque, compte tenu de la difficulté du modèle.
Raffinement
Dès leur arrivée à l’animalerie, les animaux seront hébergés en groupe dans des boxes avec des copeaux de bois au sol et enrichissement avec des jouets en plastique. Les animaux seront maintenus sous anesthésie générale, avec administration d’antalgiques puissants, tout au long de la procédure. Des points limites ont été définis donnant lieu à un arrêt de la réanimation cardio-pulmonaire ou à une mise à mort compassionnelle.
Choix des espèces
Notre choix s’est porté sur l’espèce porcine compte tenu de sa proximité avec l’homme au vu de sa masse corporelle, de son anatomie cardiaque et des valeurs usuelles des paramètres hémodynamiques systémiques et cérébraux. Porcs juvéniles de 30 kg car ce poids est utilisé pour les modèles d'arrêt cardiaque chez le porc.
Autophagie et Cellules endothéliales : études préliminaires de l’utilisation de Virus Adéno Associés (AAV) spécifiques des cellules endothéliales pour caractériser l’autophagie endothéliale dans un modèle murin d’Accident Vasculaire Cérébral (AVC) ischémique.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
30 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, toutes tuées pour analyses immunohistochimiques. Elles subissent la pose d'un cathéter caudal, puis une craniotomie de soixante-dix minutes qui suppose de dissocier le muscle masséter pour atteindre l'artère cérébrale moyenne et provoquer un accident vasculaire cérébral, avant une imagerie par résonance magnétique quatre ou vingt-quatre heures plus tard. Il s'agit d'une étude préliminaire, destinée à vérifier qu'un virus adéno-associé permet de visualiser l'autophagie dans les cellules des vaisseaux cérébraux, le porteur avançant qu'une telle mise au point limiterait ensuite l'utilisation d'animaux transgéniques. Sur le remplacement, il écrit que les techniques sans animaux ne sont "pas susceptibles d'apporter le même niveau d'information" et retient la souris comme le meilleur compromis entre pertinence scientifique et sensibilité de l'espèce.
Objectifs
Ce projet vise à caractériser les processus autophagiques mis en place par les cellules endothéliales lors d’un stress induit lors d’un accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique. Cette étude est une étude préliminaire afin d’évaluer la faisabilité de l’utilisation de Virus Adéno Associés (AAV) pour permettre la transduction des cellules endothéliales in vivo et ainsi visualiser les flux autophagiques dans les cellules endothéliales à la suite d’un modèle d’AVC ischémique.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d'apporter de nouvelles connaissances sur l'autophagie endothéliale lors des accidents vasculaires cérébraux (AVC) ischémiques. De plus, la validation de l'utilisation de Virus Adéno Associés (AAV) pour transduire les cellules endothéliales in vivo permettre de développer de futurs outils pour monitorer l'autophagie et ainsi limiter l'utilisation d'animaux transgéniques
Procédures
Les animaux seront soumis à une chirurgie permettant une pose de cathéter caudal d'une durée de 15 minutes et un chirurgie permettant l'accès à l'artère cérébrale moyenne par craniotomie sous anesthésie générale et couverture analgésique d'une durée de 70 minutes par animal. Les animaux seront également soumis à des acquisitions par imagerie par résonnance magnétique (IRM) à 4h ou 24h après l’induction de l’AVC, sous anesthésie générale pour une durée totale de 14 minutes par animal.
Impact sur les animaux
Les nuisances et effets indésirables étant susceptibles d'apparaître chez les animaux seraient des douleurs postopératoires après l’induction de l’AVC ischémique, notamment dû à la dissociation du muscle masséter pour procéder à la craniotomie. Les animaux sont susceptibles de perdent de la masse corporelle et de ressentir un stress après les anesthésies et l'induction du modèle d’AVC.
Devenir
Tous les animaux utilisés au cours de ce projet (30 animaux) seront mis à mort. Les tissus récupérés seront necessaires pour les futures analyses immunohistochimiques.
Remplacement
Les procédures expérimentales ne peuvent pas être remplacées par d'autres méthodes expérimentales n'impliquant pas l'utilisation d'animaux vivants car des techniques de remplacement ne sont pas susceptibles d'apporter le même niveau d'information. Nous avons sélectionné le modèle présentant le meilleur compromis entre pertinence scientifique et sensibilité de l’espèce. La souris est avec le rat l’espèce animale la plus étudiée dans le domaine de l’inflammation et l’ischémie cérébrale. La physiopathologie est donc globalement établie, ce qui nous permettra d’interpréter nos résultats de manière fiable. L’ensemble des acquis et des connaissances dont nous disposons rend cette espèce particulièrement intéressante dans le cadre de notre étude.
Réduction
Nous utiliserons le nombre minimal d’animaux afin de souscrire au principe de réduction. Le nombre d’animaux utilisé est déterminé en fonction de la spécificité/sensibilité des méthodes utilisées, et selon nos travaux précédents publiés et la littérature. 30 souris seront nécessaires pour réaliser cette étude, et l’utilisation d’outils d’imagerie non invasive permettant de mesurer les lésions cérébrale permet de réduire significativement le nombre d’animaux utilisés.
Raffinement
Afin de souscrire au principe de raffinement, les animaux seront anesthésiés durant chaque procédure. Les expériences seront réalisées par du personnel qualifié en respectant les règles de bonnes pratiques de laboratoire pour le respect des animaux, tout en veillant à ne pas dépasser les points limites fixés au préalable. Différents points limites ont été mis en place, évaluables à tout moment après l’injection d’AAV, ou évaluables après la chirurgie. De fait, nous veillerons à l’absence de signe de douleur extérieure, d’une respiration laborieuse, de roulements et de convulsions. Nous veillerons également à l'absence de toutes complications chirurgicales inattendues. Pour les animaux mis à mort à 24h post chirurgie, nous veillerons à ce que leur poids ne diminue pas de plus de 15% sur cette période. Nous veillerons à ce que l’animal réagisse correctement après la fin de l’anesthésie générale. 6h après la chirurgie nous effectuerons un rappel de buprénorphine (0.1mg/kg). Le bien-être des animaux sera suivi bi-quotidiennement par du personnel qualifié 5j/7 et quotidiennement pendant les weekends et jours fériés et cela pendant toute la durée du projet. Les animaux seront hébergés dans des cages standards répondant aux normes européennes actuelles (Directive 2010/63/UE). Pour éviter de stresser les animaux, les cages seront isolées de tout bruit extérieur et l’accès à l’eau et à la nourriture sera ad libitum. Enfin, une importance particulière sera apportée au bien-être des animaux. Tout sera mis en œuvre pour réduire l’angoisse, la souffrance et la douleur de chaque animal, pouvant être occasionnées pendant le projet. Les principes éthiques et les standards de raffinement seront utilisés jusqu’à la mise à mort de l’animal. Après le réveil des animaux à l'issu de la chirurgie, les animaux seront observés jusqu'à l'obtention d'un comportement animal normal. La moitié de la cage des animaux sera placée sur une couverture chauffante leur donnant le choix quant à la température de la cage. De la nourriture humidifiée sera déposée dans la cage pour un accès plus simple à l'alimentation après la chirurgie. Le transport des animaux en salle d'expérimentation sera réalisé en limitant les secousses et le bruit. La température en salle d'expérimentation est contrôlée et adaptée au bien-être des animaux.
Choix des espèces
La souris (mus musculus) est l’espèce de référence pour l’étude de l’autophagie et de l’ischémie cérébrale. L’anatomie et la physiologie de la circulation cérébrale sanguine de la souris sont également bien connues et sont semblables par leurs grands traits à celles de l’homme. L’ensemble des connaissances et des acquis dont nous disposons au laboratoire et dans la littérature rend cette espèce particulièrement intéressante pour étudier les AVC ischemiques. Les souris utilisées dans cette étude seront âgées de 8-12 semaines correspondant à un stade jeune adulte. Ceci se justifie par le fait que les AVC touchent principalement les adultes. De plus, les études antérieures sur les AVC concernent également des modèles murins adultes.
Étude du rôle de récepteurs spécifiques dans le traitement de l’information par les cellules cérébrales dans le modèle murin.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
5 160 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré, chacune pouvant enchaîner jusqu'à vingt séances d'habituation puis trente-deux séances d'enregistrement d'une heure trente, tête immobilisée, et vivre en cage avec une plaque métallique fixée sur le crâne. L'implantation se fait sous anesthésie générale, après une injection dans une zone du cerveau, et le porteur indique que le dispositif peut gêner l'animal par son encombrement et limiter son comportement habituel. Toutes sont tuées, une partie pour les analyses post-mortem et les autres parce que leur modification génétique interdit de les réutiliser. L'objet immédiat est de comprendre comment des récepteurs NMDA participent au traitement de l'information visuelle, alors que les retombées annoncées, de nouvelles pistes contre la schizophrénie, l'autisme, la dépression ou la douleur chronique, sont renvoyées au long terme.
Objectifs
Notre projet de recherche vise à comprendre comment le cerveau traite les informations visuelles. Nous étudions des récepteurs spéciaux dans le cerveau, appelés récepteurs NMDA, qui jouent un rôle crucial dans le traitement de l'information par les cellules cérébrales. Notre hypothèse est que les différences dans le fonctionnement et le nombre de ces récepteurs sur divers types de neurones, en particulier les interneurones, influencent grandement la façon dont notre cerveau traite ce que nous voyons. Nous pensons que ces variations sont essentielles au bon fonctionnement de nos réseaux cérébraux et à notre capacité à percevoir et comprendre le monde visuel qui nous entoure. Cette recherche pourrait nous aider à mieux comprendre certains problèmes de vision et potentiellement ouvrir de nouvelles pistes pour les traiter.
Bénéfices attendus
Les maladies du cerveau ont des répercussions majeures sur la santé des individus, leur autonomie, leur éducation, leur emploi, leur mobilité et leurs relations personnelles, ce qui représente un lourd fardeau social et économique. Il est d'une importance fondamentale de comprendre les propriétés de base qui régissent la force, le dynamisme, l'étendue spatiale, la localisation anatomique et les composants moléculaires des connexions synaptiques entre des types de neurones spécifiques formant un réseau neuronal dans des états normaux et pathologiques. Plus précisément, nous pensons que le dysfonctionnement du néocortex est à l'origine de déficiences cognitives et de troubles tels que la schizophrénie, l'autisme, la dépression, ou encore de symptômes de douleur chronique. Cependant, nous ne comprenons pas encore comment les circuits du cortex fonctionnent normalement ni comment ils se dérèglent dans ces troubles. Nous espérons que ces études nous permettront d'identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ces troubles. Grâce à l'utilisation d’animaux génétiquement modifiés, nous serons en mesure de cibler des types de cellules et des réseaux spécifiques afin de fournir un cadre physiopathologique permettant de comprendre les maladies du cerveau et à long terme améliorer nos connaissances dans ce domaine afin d’améliorer également la prise en charge des patients.
Procédures
Un petit prélèvement du bout de la queue sera fait sur une partie des jeunes animaux vigiles (1 fois, moins d’1min). Durant une procédure chirurgicale menée sous anesthésie générale avec une analgésie adaptée, une partie des animaux recevra une injection dans une zone du cerveau (1 fois, durée 45minutes maximum). Une autre partie des animaux aura en plus de l’injection une implantation d’un dispositif sur leur tête lors de la même procédure chirurgicale, toujours sous anesthésie générale et analgésie adaptée (1 fois, durée 1h maximum). Ils seront ensuite habitués au dispositif expérimental pendant 5 jours, avec 1 à 2 sessions quotidiennes en commençant par quelques minutes et en augmentant progressivement jusqu'à 1h30 maximum . L’habituation pourra être prolongée d’1 semaine si nécessaire, soit 20 sessions maximum par animal avec 1h30 maximum par session. Puis pour une partie de ces animaux des enregistrements quotidiens de 1h30 sont effectués, sur animal vigile, pendant 4 jours consécutifs, pendant 3 mois avec 1 semaine de repos entre chaque période d’enregistrements de 2 semaines, soit 32 sessions maximum par animal avec 1h30 maximum par session. Pour l’autre partie, un protocole d'enregistrement similaire sera mis en œuvre mais précédé d’une courte anesthésie générale pour implanter un dispositif d’enregistrement cérébral (60 minutes, une fois). Tous les animaux seront euthanasiés par une méthode réglementaire, avec une partie d’entre eux euthanasiée lors d’une procédure chirurgicale sous anesthésie générale et analgésie adaptée (sans réveil, durée 10 minutes).
Impact sur les animaux
Les animaux pourront ressentir un stress dû aux manipulations et contentions nécessaires au cours du projet. L'implantation d'une plaque métallique sur la tête des animaux pour l'imagerie biphotonique nécessite une procédure chirurgicale qui pourra générer une douleur et un inconfort pendant quelques jours ainsi qu’un risque d’infection. Une telle procédure implique une anesthésie générale qui entrainera une hypothermie, une sécheresse oculaire et un risque de dépression cardio-respiratoire. De plus, après l'implantation de la plaque métallique, l'animal devra vivre dans la cage avec cette plaque métallique sur la tête, ce qui peut provoquer une gêne due à l’encombrement et limiter son comportement habituel. Afin d'imager l'animal sous un éclairage à deux photons et réaliser des enregistrements neurophysiologiques, les animaux seront éveillés mais leur tête sera immobilisée, ce qui limitera les mouvements de la tête et génèrera un stress pour les animaux. Pour connaitre le patrimoine génétique des animaux nous prélèverons un petit fragment de la queue pouvant générer une brève et légère douleur.
Devenir
À la fin des procédures, une partie des animaux sera euthanasiée afin de réaliser des analyses post-mortem et les autres seront euthanasiés car il ne pourront pas être réutilisés en raison de leur modification génétique.
Remplacement
Il n’y a malheureusement pas d’alternatives à l’utilisation d’animaux pour ces expériences, car l'objectif est de découvrir le fonctionnement de zones spécifiques dans le cerveau intact. Il s'agit d'une question empirique qui nécessite l'examen de circuits intacts pour y répondre. Il n'existe aucune lignée cellulaire qui récapitule avec précision la physiologie neuronale des animaux, et comme nos expériences étudient les interconnexions entre les neurones qui se produisent dans le cerveau intact, ces expériences ne seraient pas possibles en culture cellulaire. Il est important de noter que notre projet scientifique global comporte une composante alternative à l’expérimentation animale: l’analyse de modèles in silico (création d’un modèle numérique du circuit neuronal étudié incluant les résultats de notre caractérisation expérimentale). Ce modèle sera diffusé publiquement et constituera une alternative à l’expérimentation animale pour l’étude du rôle fonctionnel de certaines cellules cérébrales spécifiques.
Réduction
Le nombre total d'animaux impliqués dans ce projet (5160) est calculé en tenant compte des mesures de réduction. Le nombre d'animaux utilisés dans les procédures sera réduit en effectuant différentes procédures sur un seul animal : les animaux recevront des injections virales et l’imagerie simultanément afin de maximiser les mesures longitudinales multiples sur le même animal. Nos compétences chirurgicales permettront également de réduire le nombre de complications chez les animaux et de minimiser les dommages durables. En outre, notre expertise dans l'entraînement des animaux à être fixées par la tête dans l'installation d'imagerie réduira également la variabilité et, dans une large mesure, les nombres globaux nécessaires pour obtenir une signification statistique dans les cohortes. Enfin, notre choix de la taille de l'échantillon est basé sur des études précédentes et est cohérent avec ceux généralement employés dans le domaine. La taille de chaque groupe sera déterminée par l'utilisation de tests statistiques appropriés, y compris le calcul de puissance. La taille réelle de l'échantillon dépendra de la variabilité de la lecture biologique. Il sera nécessaire de procéder à des tests statistiques pour une interprétation fiable des résultats. La taille des effectifs a été établie grâce à un calcul de puissance et qu’il sera nécessaire de procéder à des tests statistiques pour une interprétation fiable des résultats. Il est également important de noter que le projet comporte un plan de partage de données. Les données expérimentales seront disponibles en libre accès sur la plateforme ebrains.eu (la plateforme de partage de données neuroscientifiques financées par l’U.E.) ce qui permettra à d’autres équipes de profiter de ces données, leur évitant ainsi de reproduire ces expériences, et réduira donc le nombre d’animaux utilisés à terme.
Raffinement
Les méthodes utilisées et la manière de traiter les animaux pendant les expériences et dans l’animalerie assureront à ces derniers un minimum de contraintes et un maximum de bien-être. Les conditions d'élevage, d'hébergement, de soins et les procédures expérimentales sont les plus appropriées pour minimiser toute douleur, souffrance, anxiété/détresse ou dommage que les animaux pourraient subir. Des mesures telles que la formation du personnel, l'habituation, l'acclimatation et le temps de récupération sont prises pour réduire tout au maximum l’impact physique et psychologique potentiel des procédures expérimentales. Les conditions d'élevage et d'hébergement (enrichissement de l'environnement avec des carrés de coton et maison) sont mises en œuvre afin d'accroître autant que possible le bien-être des animaux. Les animaux auront à manger et à boire à volonté. Ils seront observés quotidiennement. La préférence pour les procédures non invasives par rapport aux procédures invasives est prise en considération et, lorsque des interventions invasives sont nécessaires, les directives appropriées en matière d'anesthésie/analgésie seront suivies, en accord avec la structure chargée du bien-être animal. Le prélèvement pour connaitre le patrimoine génétique des animaux sera le plus petit possible et réalisé sur de jeunes animaux (cicatrisation rapide). Nous vérifierons ensuite la bonne reprise en charge des petits par leur mère. Toutes les interventions chirurgicales seront effectuées sous anesthésie générale et des analgésiques seront administrés avant et après les interventions pour limiter la douleur. Un soutien nutritionnel et hydrique ainsi qu’une surveillance étroite seront mis en place à la suite des chirurgies pour s’assurer de la bonne récupération des animaux. Des points limites sont définis et seront respectés pour éviter toute souffrance animale.
Choix des espèces
Les propriétés de base des microcircuits de cellules du cerveau chez la souris sont similaires à celles des autres mammifères, y compris l'homme, ce qui rend les résultats obtenus avec un tel modèle éventuellement transposables à la médecine humaine. Actuellement, seuls les modèles murins nous permettent de visualiser les types de cellules spécifiques que nous étudions. Les souris peuvent être génétiquement modifiées révélant ainsi la fonction de gènes spécifiques. Le développement du cerveau chez la souris est très bien caractérisé, ce qui facilite les études anatomiques et fonctionnelles. Dans ce projet, nous prévoyons d'étudier les mécanismes cellulaires aux stades précoces et tardifs du développement. C'est pourquoi nous prévoyons d'utiliser des animaux pour certaines procédures dès leur naissance et pour d'autres jusqu'à plusieurs mois. Les animaux reproducteurs seront mis en accouplement à partir de l’âge de 2 mois environ jusqu’à l’âge de 12 mois maximum. Dans le cadre de notre étude, nous prévoyons de déterminer le patrimoine génétique des animaux avec un petit prélèvement de l’extrémité de la queue à l’âge de 7 à 10 jours.
Rôles de protéines associées à la neuroinflammation dans les traumatismes de la moelle épinière [EU 2/2]
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Deux souches de souris génétiquement modifiées pour ne pas exprimer une protéine du système nerveux central fournissent les 192 animaux de ce projet, utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère. La moitié subit une hémisection de la moelle épinière sous anesthésie, opération de trente minutes qui paralyse une patte arrière, altère le contrôle du sphincter urinaire et peut provoquer des escarres. Les tests sont détaillés : activité motrice spontanée pendant huit minutes, marche et coordination pendant dix minutes, force d'agrippement, qualité du nid sur vingt-quatre heures, temps de toilettage et latence à rejoindre la nourriture, répétés jusqu'à six semaines après la lésion. Toutes les souris sont tuées pour prélever les tissus destinés aux analyses histologiques, les animaux utilisés étant les surnuméraires issus des croisements menés pour un autre projet.
Objectifs
Les lésions de la moelle épinière touchent 2.5 millions de patients dans le monde (dont 40 000 en France) et induisent des symptômes allant de troubles neurologiques minimes à la tétraplégie complète souvent associés à des douleurs chroniques. Bien que les lésions de la moelle épinière touchent des personnes relativement jeunes (moyenne d’âge à 40 ans), le nombre de patients plus âgés est en nette croissance dans les pays industrialisés. L’étude de cette pathologie représente un enjeu majeur. Il n'existe aucun traitement curatif efficace pour aucun des symptômes induits par une lésion de la moelle épinière. Il est donc de grand intérêt de mettre en place des stratégies thérapeutiques visant à augmenter la récupération motrice et sensitive suivant une lésion de la moelle épinière. Après une lésion de la moelle épinière une cicatrice se forme et constitue un obstacle à la transmission des informations depuis le cerveau au reste du corps ainsi que du corps vers le cerveau. Les cellules immunitaires du système nerveux central jouent un rôle prépondérant dans les réponses neuroinflammatoires suite à une lésion de la moelle épinière. Nous voulons étudier si l’absence d’expression de protéines spécifiques qui sont modulées après lésion de la moelle épinière et associées à la neuroinflammation favorise une meilleure récupération. Ce projet se déroulera dans 2 établissements utilisateurs.
Bénéfices attendus
Les lésions de la moelle épinière induisent des symptômes allant de la paraplégie partielle à la tétraplégie complète. Il n’y aucun traitement permettant de soigner les patients. Développer des travaux visant à favoriser la récupération après lésion de la moelle épinière représente donc un enjeu majeur tant sur le plan de la santé individuelle que sur le plan économique et social. Nous cherchons à caractériser les conséquences de l’absence d’expression de deux protéines spécifiquement dans un type de cellule du système nerveux au niveau de la moelle épinière dans un contexte pathologique tant sur le plan cellulaire et tissulaire que comportemental. Nous obtiendrons des informations importantes sur le rôle de ces protéines qui restent méconnues à ce jour dans les lésions de la moelle épinière lors de la mise en place et le maintien de l’inflammation. Cette étude permettra de déterminer précisément leur importance après lésion moelle épinière chez les deux sexes et d’envisager des stratégies appropriés pour une approche visant à développer des thérapies adaptées.
Procédures
Les animaux seront soumis à plusieurs interventions. Les animaux recevront des injections quotidiennes (moins d’1 minute) en intra-péritonéal durant 5 jours à l’âge de 5-8 semaines sur le site 1 . Les animaux seront transférés du site 1 vers le site 2 selon la réglementation et avis du vétérinaire. Sur le site 2, les animaux subiront des lésions de la moelle épinière sous anesthésie générale et analgésie (30 min ; n=96). Les animaux seront évalués au niveau comportemental pour déterminer les fonctions motrices et évaluer l’anxiété avant et après lésion de la moelle épinière. L’évaluation comportementale analysera l’activité motrice spontanée durant 8 minutes, la marche et la coordination des animaux durant 10 minutes et la force d’agrippement des animaux (2 minutes par animal par session). Les manipulations peuvent engendrer un stress léger. Les tests seront faits 7 jours et 24 heures avant la lésion, puis à J3, J5, J7, J10 et J14 postopératoire puis 1 fois par semaine jusque 6 semaines post-opératoires. Les comportements de type anxieux seront évalués par des tests qui évaluent la qualité du nid fait par un animal durant 24 heures, le temps de toilettage durant 5 minutes, et le temps que met l’animal à aller au contact de la nourriture durant 5 minutes. Ces tests seront effectués deux fois, au début et à la fin de la procédure. Tous les animaux seront euthanasiés pour prélèvement d’organes post-mortem.
Impact sur les animaux
Une anesthésie peut induire une hypothermie transitoire et un dessèchement de la cornée. Les injections quotidiennes en intra-péritonéal peuvent induire un stress pour l’animal. Le transport et le changement de site peut induire un stress pour l’animal. Nuisances motrices : paralysie de la patte arrière du côté de la lésion de la moelle épinière (hémisection). Une récupération spontanée du support de poids est observée dès le 5ème jour après lésion dans le cas de l’hémisection. Nuisance urinaire : le contrôle du sphincter urinaire est altéré après une hémisection, une récupération spontanée est observée dès le 7ème jour après lésion dans le cas de l’hémisection. Suite à la chirurgie les animaux sont observés quant au développement de signes légers relatifs à la détérioration de l’état de santé de l’animal. 24-48hrs suivant la lésion, les animaux peuvent présenter des signes de douleurs. Suite à la chirurgie, une perte de poids est observée pendant 1 à 2 jours après la lésion. A cause de la paralysie des escarres peuvent se former. Suite à la lésion, des comportements de dominance peuvent être observés. Nous utilisons une évaluation par grille de score adaptée permettant après concertation de déterminer un seuil de souffrance nécessitant l’euthanasie de l’animal concerné.
Devenir
A la fin des expériences, les animaux seront euthanasiés afin collecter les tissus d’intérêt pour faire des analyses post mortem histologiques et cellulaires.
Remplacement
Pour éviter l'expérimentation animale, on encourage l'utilisation de cultures de cellules nerveuses. Cependant, ces cultures ne peuvent pas reproduire entièrement la complexité des organismes vivants. Les modèles animaux de traumatisme de la moelle épinière sont actuellement considérés comme la méthode la plus adaptée pour étudier cette pathologie, car ils reproduisent de manière fidèle les différents aspects pertinents chez l'humain. Ces modèles permettront d'explorer les changements provoqués par l'absence d’expression de 2 protéines du système nerveux de manière spécifique dans un type de cellule et faciliteront l'évaluation de nouvelles approches thérapeutiques. L'utilisation d'animaux est nécessaire à cette étape préclinique et demeure cruciale pour envisager des applications cliniques.
Réduction
Les animaux sont utilisés pour plusieurs analyses, les deux sexes sont utilisés. Pour estimer le nombre d’animaux nécessaire, nous nous sommes basés sur les expériences réalisées précédemment au laboratoire. Nous avons également calculé le nombre d'animaux avec un logiciel de biostatistiques afin de réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés, tout en conservant des effectifs pertinents pour répondre à notre hypothèse biologique. Ces animaux sont générés et aussi utilisés dans le cadre d’une autre demande de projet et nous utiliserons les animaux surnuméraires issus des croisements effectués sur le site 1. De plus, cela évitera de développer cette lignée en doublon dans l'animalerie du site 2.
Raffinement
Les animaux seront transportés dans un véhicule climatisé dans des cages de transport agréées sous condition d’autorisation pour le statut sanitaire (distance 2,7km). Puis période d’acclimatation pour les animaux d’une période de 7 jours sur le site d’accueil. Afin de réduire le stress, les expérimentateurs seront toujours les mêmes au cours de l’étude et les animaux seront habitués aux tests. Une attention particulière sera portée à l’enrichissement de l’environnement (hutte, coton). Pour la gestion de la douleur, utilisation d’anesthésiants et d'analgésiques adaptés mais compatible avec les lésions de la moelle épinière et le type de données analysées. Afin de réduire la souffrance : soins quotidiens spécifiques. L'absence de signes anormaux sera vérifié 2 fois par jour après la lésion. Nous utilisons une évaluation par grille de score adaptée permettant après concertation de déterminer un seuil de souffrance nécessitant l’euthanasie de l’animal concerné.
Choix des espèces
Les souris sont les animaux le plus utilisées dans le cadre de la recherche sur les lésions de la moelle épinière, en particulier avec le développement de plusieurs modèles chirurgicaux différents (section, compression, contusion). Ces 2 souches de souris génétiquement modifiées n’expriment pas une protéine du système nerveux central dans un type de cellules associé à la neuroinflammation. Cela en fait donc des modèles de choix pour déterminer les conséquences de l’absence de ces protéine après une lésion médullaire sur l’inflammation. Les animaux sont opérés à 3 mois et observés pendant 6 semaines. Nous utilisons des animaux adultes car les souris plus jeunes présentent des phénomènes de récupération spontanée non seulement plus importants mais surtout non homogènes. Ceci n’est ni compatible avec des analyses statistiques fiables ni avec notre optique de transposition à la clinique.
Dynamique et plasticité cérébrale lors de l’anesthésie
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
336 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue pour prélèvement histologique. Chacune reçoit un implant posé au cours d'une chirurgie d'une heure, la moitié recevant en plus une injection de virus directement dans le cerveau, avant d'être maintenue la tête fixée pendant trois heures d'anesthésie. Les tests de mémoire durent environ une heure et encadrent l'anesthésie, deux jours avant et jusqu'à trois jours après, l'objectif étant de relier les tracés d'électroencéphalogramme aux activités neuronales profondes du cortex et du thalamus pour mieux piloter l'anesthésie humaine. Le porteur reconnaît que certains aspects de la mémoire spatiale peuvent être altérés, et écrit ignorer ces troubles dont la caractérisation est justement l'objet du projet. Sur le remplacement, il affirme que l'étude des dynamiques cérébrales et de leurs conséquences comportementales ne peut se faire que sur des animaux.
Objectifs
Chez l’humain, l’électroencéphalogramme (EEG) est actuellement le meilleur moyen utilisé pour suivre et piloter l’état de l’anesthésie des patients qui subissent une chirurgie ou une endoscopie en milieu hospitalier et pour lesquels une grande variabilité de réponse à l'anesthésie existe selon l'âge, le sexe et la condition physique. La lecture des marqueurs EEG pour le pilotage peut être ambigüe si une grille de lecture des marqueurs EEG n'est pas associée, pouvant conduire ainsi à un surdosage ou sousdosage. De plus, il est parfois difficile de prévenir sans les identifier certains des marqueurs EEG associés à des troubles cognitifs post-opératoires et de comprendre d'où ces troubles peuvent venir. Pour surmonter ces inconvénients de l'anesthésie clinique et comprendre les changements de plasticité cérébrale à l'origine des troubles cognitifs, ce projet vise à caractériser les activités neuronales sous-jacentes des marqueurs EEG au cours des différentes phases de l’anesthésie générale : induction, maintenance et réveil et mesurer si une plasticité s'opère pendant ces états anesthésiés selon la profondeur de ceux-ci. Cette caractérisation indiquera quelles structures sont impliquées dans les marqueurs EEG et expliquera les transitions entres les états cérébraux de l'anesthésie. Ces transitions pourront ainsi être mieux prédites et maitrisées par le dosage de l'anesthésique en amont de l'avènement des états non souhaitables de l'anesthésie. Le projet s'effectuera chez la souris afin d'enregsitrer les neurones de structures profondes du cortex et du thalamus notamment impliqués dans les marqueurs EEG les plus caractéristiques. En tant que mammifère la souris a essentiellement la même structure cérébrale ainsi que la même architecture temporelle de l'EEG que l'humain en réponse à l'anesthésie. L’enregistrement de l’activité des neurones en même temps que l’EEG visera à mieux comprendre le caractère prédictif de certains états sur le comportement et la plasticité et de prévoir des troubles cognitifs post-anesthésie. L'utilisation d'animaux transgéniques dans ce projet permettra d'induire des stimulations optogénétiques qui sont essentielles pour mesurer les changements de force de la connectivité dans le réseau et donc la plasticité induite par l'anesthésie. L’application médicale du projet est de prévenir de façon personnalisée les causes des troubles cognitifs observés chez certains patients subissant une anesthésie.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de mieux comprendre les mécanismes cérébraux de l’anesthésie et d’altération de la mémoire par celle-ci. Nous nous intéresserons en particulier au réseau thalamo-cortical et à l’hippocampe, des structures qui chez l’homme jouent un rôle clef dans la mémoire des souvenirs personnels (mémoire épisodique) et des faits généraux (mémoire sémantique), et qui est particulièrement impactée lors de troubles post-anesthétiques réalisés en conditions hospitalière. À ce titre, l'amélioration des méthodes du pilotage de l'anesthésie a déjà été entamée dans le cadre de la collaboration (hôpital-entreprise-laboratoire) financée par ce projet. Le projet permettra d'encore mieux prédire les états non désirables de l’anesthésie mais aussi de remédier aux troubles cognitifs induits par celle-ci. Le projet aura des bénéfices pour la recherche médicale, pour les connaissances sur la plasticité cérébrale et des conséquences de l’anesthésie chez les personnes fragiles notamment ayant des dégénérescences cérébrales.
Procédures
Ce projet utilisera 336 souris. Les animaux seront implantés (durée d'intervention : 1h) au préalable de toute tâche comportementale ou enregistrement afin de pouvoir enregistrer leur activité cérébrale (EEG et neuronale) au cours du processus d’anesthésie. La moitié sera aussi préalablement injectée d’un virus de façon intracérébrale, de façon à pouvoir stimuler certaines populations neuronales. Pendant l’anesthésie (durée totale prévue 3h) les souris seront maintenues en tête fixée ce qui est un protocole classique pour l’étude électrophysiologique en conditions vigile et anesthésiée. Des tests comportementaux (durée de test environ 1 heure) où la souris doit explorer son environnement motivée ou non par l'obtention d'une récompense, permettront de mesurer ses capacités de mémoire (à court terme et long terme, un test de chaque type) avant et après la phase anesthésiée. Ces tests durent une heure environ de 2 jours avant l'anesthésie et jusqu'à 3 jours après l'anesthésie.
Impact sur les animaux
Certains animaux, qui subissent une chirurgie longue (pour la pose de l'implant), peuvent souffrir d'effets indésirables comme l'hypothermie, la déshydratation et les douleurs post-opératoires. De plus les anesthésies longues et trop profondes sont le sujet de notre étude pour savoir si l'anesthésie peut avoir un impact sur les performances cognitives à long terme. Il est donc possible que comme indiqué chez l'humain que certains aspects de mémoire spatiale soient altérés. Cependant nous ignorons ces troubles et le but est de les caractériser.
Devenir
À l'issue de l'ensemble des procédures, les animaux seront mis à mort. La validation des enregistrements nécessite un prélèvement histologique.
Remplacement
Certains mécanismes cellulaires et moléculaires de l'anesthésie peuvent être abordés in vitro. Certaines propriétés computationnelles de réseaux de neurones peuvent être testées sous forme de simulation numérique. Mais in fine, l’étude des dynamiques cérébrales au cours de l’anesthésie et ses conséquences comportementales nécessite de faire des liens corrélationnels et causaux précis entre activité neuronale à grande échelle et comportements d’apprentissage et de mémoire. Elle ne peut se faire que sur des animaux au cours même de l’apprentissage, du sommeil et du rappel. Une partie des mécanismes de plasticité sera testé in vitro dans un projet séparé afin d’étudier les mécanismes moléculaires sous-jacents des observations de plasticité observés in vivo.
Réduction
Pour réduire le nombre d'animaux, nous utiliserons des systèmes d'acquisition haute densité, permettant d'enregistrer >100 neurones simultanément ou sur plusieurs sites au travers du cortex, l’hippocampe et le thalamus, ce qui maximisera la quantité d'information apportée par chaque animal. Les études utilisant ce type d’approches permettent de publier avec des résultats statistiquement significatifs une vingtaine d’animaux. Nous utiliserons les mêmes animaux pour tester les performances cognitives (test de mémoire spécifique) et les expériences de mesures de plasticité afin de diminuer le nombre d’animaux.
Raffinement
Après les chirurgies, les souris seront surveillées et les points limites évalués quotidiennement pendant une semaine afin de déceler des signes de douleur sur la base de la grille d'évaluation de la douleur validée pour éviter toute souffrance des animaux. Les soins post-opératoires incluront des traitements antibiotiques, analgésiques, ainsi qu'une surveillance quotidienne des animaux. Les systèmes d’enregistrement sont miniaturisés au maximum pour s’assurer que les animaux implantés aient un comportement tout à fait normal. Nos expériences s'effectueront sur des animaux soit anesthésiés pour les besoins de l’expérience, soit vigiles, en tête fixée afin d’optimiser les conditions d’enregistrement des transitions entre l’état d’éveil et l’état éveillé. Ils peuvent s’alimenter et se nettoyer librement la face avec leurs pattes. L'ajustement des électrodes est indolore et ne nécessite pas d’opération particulière lorsque l’animal est tête fixée. Les animaux peuvent être hébergés par deux afin de favoriser les échanges sociaux.
Choix des espèces
Le rongeur est l’espèce standard pour toutes les études des bases neurophysiologiques de la mémoire. Ce sont les modèles pour lesquels les outils expérimentaux sont les plus développés. De plus les souris sont faciles à habituer dans un système de contention nécessaire pour le protocole expérimental utilisé. Nous utiliserons des adultes (à partir de 3 mois jusqu'à 14 mois) de façon à mesurer si les effets de l’anesthétique sont semblables selon l'age. En effet chez l’humain la sensibilité est plus élevée chez les patiens agés. Sur chaque groupe de 12 animaux, 3 tranches d'âge seront sélectionnés : 3 à 6 mois, 7 à 12 mois et 13 à 15 mois afin de mesurer et corréler l'effet de l'âge avec les effets de l'anesthésie.
Mise en place d’une décompensation spontanée de la cirrhose et d’un modèle d’ACLF suite à une induction de la cirrhose par un agent hépatotoxique et d’un désordre métabolique.
- Recherche fondamentale
- Système gastrointestinal
Jusqu'à 44 administrations d'un produit toxique pour le foie, deux fois par semaine pendant 22 semaines, par gavage ou par injection dans l'abdomen : c'est ce que subissent des rats arrivés au laboratoire à quatre semaines, pour reproduire une cirrhose puis sa décompensation aiguë. 8 140 rats sont concernés, dont 4 200 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, et tous sont tués à l'issue. Le porteur annonce des animaux en état de choc et en détresse cardio-respiratoire dans les heures qui suivent l'induction, écarte l'analgésie au motif qu'elle introduirait un biais, et écrit viser une gravité "jugée sévère mais qui permette de maintenir des animaux dans un état acceptable du point de vue éthique". Dans les études de survie, le délai jusqu'à la mort compte comme donnée, et c'est l'atteinte du point d'arrêt anticipé qui vaut déclaration de la mort de l'animal.
Objectifs
Ce projet s’inscrit dans le cadre d’un programme de recherche destiné à identifier de nouvelles molécules permettant de traiter la cirrhose à stade très avancé ou une ACLF (acronyme d’Acute on Chronique liver Failure ou décompensation aiguë de la cirrhose) La cirrhose se définit par l'accumulation excessive de fibrose conduisant à la dégénérescence du foie.
Bénéfices attendus
Le pronostic des patients cirrhotiques est variable en fonction de la cause et de son contrôle et de la présence de décompensations. L’ascite réfractaire survient chez 5-10 % des patients cirrhotiques, avec un taux de mortalité de plus de 50 % à 2 ans. Souvent, elle s’associe à d’autres complications comme l’infection spontanée du liquide d’ascite. Lors de la phase terminale de cette décompensation et suivant la qualité de vie du patient, l’espérance de survie en dehors d’une transplantation hépatique n’est que de quelques mois. Dans le cadre de l’ACLF, il est nécessaire de prendre en charge les patients pour des défaillances multiples et de préserver le capitale hépatocitaire des patients. La perte de fonctionnalité du foie durant cette période conduit à un décès du patient de façon précoce. Les traitements actuels sont purement symptomatiques et ne visent qu’à limiter les risques liés à l’hypertension portale, les surinfections, les risques d’hémorragie ou au contraire de thrombose et sont proposés au cas par cas, ce de manière à préserver les chances d’éligibilité à la transplantation. Les solutions thérapeutiques que nous espérons développer visent à agir sur les différents mécanismes conduisant à une réfractarité de l’ascite, la perméabilité de la paroi intestinale et les productions d’ammoniaque à l’origine de l’encéphalopathie pour la décompensation traditionnelle. Elles visent à agir sur les différentes voies à l’origine de la défaillance multiple (inflammation, immunitaire, métabolique et vasculaire) dans le cadre de l’ACLF.
Procédures
Période d’induction : Décompensation spontanée selon les procédures : Jusqu’à 44 administrations par gavage ou par administration intrapéritonéale de composé chimique hépatotoxique, à raison de 2 fois par semaines pendant 22 semaines (15 secondes) ou jusqu’à 44 administrations par administration intrapéritonéale de composé chimique hépatotoxique à raison de 2 fois par semaines pendant 22 semaines (15 secondes). Sur les procédures de caractérisation de chacun des agents inducteurs (procédure 1 et 2), les animaux pourront subir jusqu’à 6 prélèvements de sang à la veine sublinguale intermédiaire (1 minute) sous anesthésie (3minutes). En dehors de ces deux procédures, les animaux subiront un prélèvement de sang intermédiaire à la veine sublinguale intermédiaire (1 minute) sous anesthésie (3minutes). Pour les études de type ACLF, les animaux subiront une administration intrapéritonéale, par voie intraveineuse ou par gavage des agents inducteurs (15 secondes). Pour les études avec test de composés, en dehors de la phase d’induction de la cirrhose et de l’ACLF, les animaux pourront subir jusqu’à 10 administrations par gavage, voie intrapéritonéale ou intraveineuse (15 secondes). Dans certains cas, les 4 administrations avec un volume plus important en intrapéritonéale se fera sous anesthésie (durée 1 minute), avec 4 drainages du dialysat à raison d’une fois par jour (15 minutes) sous anesthésie générale. L’administration intraveineuse pourra être faite par infusion lente à l'aide d'un perfuseur (durée 120 minutes).
Impact sur les animaux
L’induction de la fibrose n’induit pas de douleur mais un inconfort et un stress passager lié à la contention nécessaire pour le gavage ou l’administration intrapéritonéale des agents, l’habituation au geste estompe rapidement ce stress. La gêne est présente mais pas accompagnée d’une analgésie chez l’humain. Les animaux présentant de l’ascite semblent présenter des signes de gêne de posture lorsque celle-ci est abondante sans pour autant présenter des signes de douleurs (grimace scale). L’administration massive d’alcool produisent les effets d’une ivresse importante (perte d’équilibre, ataxie). L’ACLF est un épisode grave chez le patient dont le pronostic vital est engagé. Le modèle animal présente, par voie de conséquence, lors de l’induction de l’ACLF des signes d’inconfort manifestes. L’administration unique ou répétée des agents inflammatoires ont des effets notoires sur les animaux dans les heures qui suivent les inductions. On s’attend à observer des animaux en état de choc et de détresse cardio-respiratoire, avec des épisodes de troubles de la régulation de la température corporelle. Les effets cités sont observés de manière plus ou moins prononcée, ces signes constituent les critères d’atteinte des points limites. Certains animaux présenteront ces symptômes à des stades qui nécessiteront un point d’arrêt anticipé. Dans les situations d’études de survie où le délai jusqu’à la mort est une donnée clé de la procédure, le recours au point d’arrêt anticipé sera appliqué et c’est à ce moment précis que sera déclarée la mort de l’animal. Pour évaluer les effets de nos composés, nous nous fixons comme objectif de reproduire une gravité qui sera jugée sévère mais qui permette de maintenir des animaux dans un état acceptable du point de vue éthique et conservant toute pertinence scientifique.
Devenir
L'intégralité des animaux sera mis à mort à l'issue des procédure afin de pouvoir étudier les biomarqueurs circulant, histologique ou transcriptionnelle permettant de caractériser la pathologie et l'efficacité d'une molécule.
Remplacement
La possibilité de disposer d’un modèle animal qui permet d’évaluer les effets des nouveaux composés sur tous les aspects d'une pathologie présente chez l’homme constitue une étape clé dans la lutte contre ces maladies et font de nos modèles des outils translationnels très pertinents. Bien qu'une première phase de sélection des meilleurs composés soit effectuée sur des modèles acellulaires ou cellulaires, contribuant ainsi à l’utilisation de méthodes alternatives visant à remplacer partiellement l’utilisation des animaux comme nous le rappelle la règle des 3R’s, l’évaluation finale du potentiel thérapeutique des produits dans des modèles animaux reste cependant nécessaire. Les pathologies étudiées étant multi-organes, le recours à l'emploi d’un animal vivant permet d’évaluer la réelle efficacité des composés dans un système biologique complexe et « global », capable de métaboliser les principes actifs donc de déceler les effets secondaires, capable d'activer toutes les voies de signalisation qui participent à la caractérisation de ce modèle. Son remplacement à ce stade du projet scientifique (phase pré clinique) n'est pas envisageable dans un système biologique isolé ou cellulaire qui quel que soit sa nature ne pourra apporter tous les enseignements issus de l'expérimentation in vivo.
Réduction
La stratégie de réduction consiste à ne réaliser que les essais avec les composés les plus prometteurs ayant satisfait aux étapes de sélection préliminaires in vitro. La réduction du nombre d'animaux est motivée par la longueur/lourdeur des procédures expérimentales, cela nous a conduit lors d'essais pilotes ou préliminaires de cibler le juste nombre d'individus nécessaires à l'obtention de résultats pertinents. Les paramètres que nous étudions in vivo (bio marqueurs, induction/répression de gènes, effets histologiques etc) doivent être relevant. Ces études pilotes nous permettront de caractériser et d’écarter les paramètres dont la pertinence serait trop faible pour être statistiquement décelable qu'avec des effectifs trop importants. Nous disposons de données expérimentales ou publiées dans la littérature sur les paramètres biologiques ou biomarqueurs les plus pertinents et "robustes". La connaissance de la variance de ces biomarqueurs permet de définir un effectif théorique à l'aide d’un test statistique qui associe variance et probabilité d'atteinte d'un seuil de significativité. Cette approche statistique permet d'affiner les effectifs et de réduire donc les nombres d'animaux qui seraient surévalués et non nécessaires à l'obtention d'un résultat biologique relevant. Une priorité sur le développement sera accès par rapport à la prépondérance observée chez l’homme : infection (LPS), consommation excessive d’alcool et/ou intoxication médicamenteuse (APAP), le développement des autres agents précipitants sera envisagé qu'au cas où ceux-ci ne donneraient pas les résultats escomptés. Dans le cas d’administrations de composés par voie veineuse en aigue ou en répétés, peuvent se présenter des difficultés techniques et nous oblige parfois à augmenter les effectifs de façon à combler les pertes.
Raffinement
Les rats sont hébergés par paire, l’enrichissement du milieu est systématisé par l’apport de dispositifs permettant aux animaux de rongeur (blocs ou billes des bois), un apport de coton compressé permet de maintenir l’instinct de création du nid, des tunnels en polycarbonate transparent teintés en rouge sont placés dans les cages pour apporter un espace simulant la dissimulation et favorisant le maintien de l’instinct grégaire des rats. Nous avons opté pour la pose de cathéters qui offrent un accès à l’aide d’un bouton métallique bouché par un obturateur aimanté qui présente l’avantage de pouvoir faire cohabiter les animaux dans une même cage sans crainte d’arrachage du cathéter par les congénères, cela constitue une amélioration significative du bien-être des animaux. L'établissement de points limites dans ce modèle expérimental de défaillance hépatique nous permet d'écarter tout individu susceptible de subir un inconfort trop important ou de la douleur. Bien conscient que nous développons dans ce projet des modèles sévères, nous nous efforçons d'avoir recours à des moyens analgésiques adaptés et non confondants. La pathologie et les mécanismes qui la déclenchent sont en partie connus, l'emballement inflammatoire en est une composante, le recours à des moyens de lutte contre la douleur peut introduire un biais expérimental ; une étape de validation s’impose pour chaque situation.
Choix des espèces
Sur la base de la littérature scientifique, aucun modèle invertébré ne permet à ce jour dans le cadre de la cirrhose du foie de valider l’efficacité d’une nouvelle molécule dans le traitement de cette pathologie ou celles qui lui sont associées. Le génome des rongeurs et celui de l'homme ont 90% d’homologie, cela en fait un modèle de choix dans les études pharmacologiques. Le choix de l'espèce rat a été fait en se basant sur la littérature scientifique et sur nos connaissances des caractéristiques des molécules à tester. Pour les études menées sur les rats avec une présensibilisation au phénobarbital et induction au composé hépatotoxique, nous utiliserons des animaux de 4 semaines à l'arrivée (75-100 gr) âge préconisé dans la littérature, c’est en effet lorsque les rats ont atteint un poids de 100gr environ que l'effet du phénobarbital est le plus efficace. L'ensemble des autres études (sans présensibilisation au phénobarbital) sera réalisé sur de jeunes adultes, à savoir 6 à 7 semaines (250 à 300 g) à l'arrivée. Les traitements induits aux animaux affectent essentiellement la fonction hépatique et produisent des modifications métaboliques. Il est nécessaire de les appliquer sur un organisme développé, qui puisse mettre en place des mécanismes de réparation et de défense. L’animal au stade de jeune adulte qui a un système immunitaire compétent (microbiote bien établi) et des mécanismes de réponse à des stress inflammatoires correspond au stade de vie requis pour développer notre modèle expérimental.
Utilisation du poisson zèbre pour l’étude des métastases EU 2/2
- Recherche fondamentale
- Oncologie
Une partie des poissons zèbres utilisés ici portent un vieillissement accéléré qui les amaigrit et les fait mourir prématurément, d'autres développent des mélanomes. 1 040 individus sont concernés, dont 60 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, et tous sont tués à l'issue. Les embryons reçoivent une injection de cellules tumorales 48 heures après la fécondation, puis passent jusqu'à deux heures par jour sous anesthésie pour être imagés pendant quinze jours, les adultes du troisième groupe étant intubés quatre heures toutes les deux semaines sur une période pouvant atteindre 52 semaines. Le porteur décrit chez les malades des œdèmes, des abcès, une nage dégradée et un éloignement des congénères, et justifie la mise à mort par la nécessité d'éviter que les tumeurs continuent de croître.
Objectifs
Ce projet a pour objectif d'étudier les interactions entre les cellules tumorales circulantes et l'endothélium dans le réseau vasculaire, la sortie des vaisseaux de ces cellules et leur croissance métastatique. Il s'attache notamment à définir la contribution des facteurs sécrétés par les tumeurs et le rôle des cellules non cancéreuses (endothéliales, fibroblastiques et immunitaires) dans ces processus . L'embryon de poisson zèbre permet de visualiser les étapes précoces de la formation des métastases: sortie des vaisseaux sanguins (extravasation), invasion, prolifération dans l'animal vivant. Nous allons comparer le comportement de lignées de cellules tumorales de différentes origines et ayant différentes propriétés biomécaniques et déterminer leurs interactions avec différents composants de la circulation et de la niche métastatique (vaisseaux sanguins, plaquettes, globules rouges, macrophages, neutrophiles etc..). De plus, nous comptons évaluer le rôle de facteurs secrétés par les cellules tumorales, en particulier les vésicules extracellulaires, dans ces processus. Finalement nous allons déterminer si ces processus se déroulent de la même manière chez des poissons jeunes et chez des poissons ayant un vieillissement accéléré. Le projet se déroule dans deux établissements utilisateurs.
Bénéfices attendus
L'objectif principal de ce projet est d'accroitre les connaissances fondamentales sur les étapes précoces de la formation des métastases.
Procédures
Groupe 1: Une injection au stade embryonnaire (48 heures après fécondation). Durée 10 secondes (EU1). Imagerie non invasive au maximum une fois par jour (EU1). Durée 1 à 2h, sous anésthésie. pendant 15 jours. Groupe 2: Deux injections au stade embryonnaire (48 heures après fécondation) (EU1). Durée 10 secondes chacune. Imagerie non invasive au maximum une fois par jour (EU1). Durée 1 à 2h, sous anésthésie. pendant 15 jours. Groupe 3 Une injection au stade embryonnaire (au stade une cellule) (EU1). Durée 10 secondes. Photographie une fois par semaine au maximum (EU1), sous anésthésie. Imagerie par microscopie sous intubation avec anésthésie et analgésie, jusqu'à une fois toutes les deux semaines (EU2). Durée 4 heures. De 8 à 52 semaines maximum. Groupes 4 et 5: prélèvements d'un petit morceau de nageoire sur animaux anésthésiés pour génotypage (EU1).
Impact sur les animaux
Chez l'embryon ou la larves, on peut observer un retard de développement suite à l'injection, mais cela reste très rare. Les larves de moins de 15 jours peuvent souffrir de l'isolement. Chez l'adulte, la formation de mélanomes peut entrainer des changements de comportement généralement associés au stress ou à une maladie. Ceux-ci comprennent : une diminution de la qualité de la nage (moins droite et régulière, moins rapide), la formation d'abcès ou d'oedèmes, des difficultés de respiration (visibles par un rythme anormal de dilatation des branchies) ou de prise de nourriture. Les animaux malades peuvent également s'éloigner de leurs congénères. Le vieillissement accéléré conduit à un amincissement des individus et une mort prématurée.
Devenir
Les animaux seront mis à mort en fin de procédure afin d'effectuer des prélèvements et pour éviter que les tumeurs ne continuent à croître et entrainent plus de nuisances.
Remplacement
Le modèle animal est indispensable à la réalisation de ce projet car il n'existe pas de modèle permettant de reproduire in vitro toute la complexité du microenvironnement entre le moment où la cellule tumorale quitte la circulation envahit un nouveau tissu et le colonise. Néanmoins, certaines étapes ou certaines interactions sont étudiées in vitro. Nous avons par exemple développé un système de microfluidique permettant de reproduire les interactions entre cellules tumorales soumises à un flux et cellules endothéliales. Nous utilisons également un modèle d'invasion en matrice de collagène in vitro, ainsi que des systèmes de co-culture cellules tumorales-cellules immunitaires. Nous utilisons des lignées de cellules tumorales dérivées de mélanome ou de carcinome mammaire.
Réduction
Nous utilisons des systèmes d'imagerie qui permettent un suivi longitudinal d’un même animal et donc une réduction du nombre total d’animaux nécessaires. Une étude exhaustive des données récentes de la littérature n'a pas permis d'identifier une équipe réalisant des expériences similaires ailleurs dans le monde. Nous avons établi le nombre d'animaux pour obtenir des résultats statistiquement fiables et robustes.
Raffinement
Des points limites ont été établis pour éviter toute souffrance animale. Un traitement analgésique et anesthésique est prévu avant imagerie des adultes. Les larves en procédure seront hébergés individuellement pour permettre leur suivi longitudinal. Les adultes en procédure seront hébergées en groupe de 10 à 20 pour conserver les interactions sociales essentielles à leur bien être. Les aquariums, en particulier lorsque les larves sont isolées, sont enrichis avec des fonds imprimés représentant des cailloux de rivières. Certains adultes sont isolés pendant 12h pour vérifier qu'ils récupèrent bien des séances d'imagerie. Dans ce cas, ils sont hébergés par 2, mais séparés par une vitre pour leur permettre de maintenir un contact visuel et réduire leur stress. Lors de leur transport, les animaux sont conservés dans leur eau d'origine et une fois arrivés sur place un temps de récupération est prévu.De plus larves et adultes seront nourris quotidiennement avec de la nourriture vivante, ce qui induit des comportements de chasse et augmente le bien être. Cet enrichissement est particulièrement important pour limiter le stress dans les rares cas où les animaux doivent être isolés (plaie ou blessure apparente). Tous les animaux utilisés sont obtenus par croisements sur place et sont donc habitués à notre animalerie.
Choix des espèces
Depuis quelques années, il apparait que la progression tumorale chez le poisson zèbre présente d'importantes similarités avec l'homme, d'un point de vue génétique et histologique. Par ailleurs, le poisson zèbre présente l'avantage, notamment par rapport à la souris, de permettre l'observation des tumeurs par imagerie non-invasive dans l'animal vivant. Nous avons récemment montré que des cellules de mélanomes de poisson zèbre sécrètent des vésicules extracellulaires très semblables à celles sécrétées par des lignées de mélanomes humaines (en morphologie et en contenu protéique). Nous avons également montré que nous pouvions suivre ces vésicules extracellulaires marquées par fluorescence dans l'embryon vivant. Nos expériences portent majoritairement sur les stades embryonnaires et larvaires, mais aussi sur les adultes pour certaines investigations.
Excitabilité des neurones épineux striataux chez des animaux compulsifs pour l’alcool
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Isolés en cage individuelle, 272 rats sont conditionnés à boire de l'alcool au cours de quelque 80 sessions de trente minutes étalées sur une vingtaine de semaines. Six de ces sessions s'accompagnent de stimuli aversifs, destinés à séparer ceux qui continuent de boire malgré le signal négatif de ceux qui s'arrêtent, et le porteur classe l'isolement combiné au modèle de consommation comme un impact sévère, qui concerne 200 animaux sur 272. Vient ensuite une chirurgie d'une quarantaine de minutes, avec des injections dans deux à quatre sites du cerveau, avant trois semaines d'attente puis la mise à mort et le prélèvement des cerveaux. Les 40 rats qui ne boivent pas assez pour rester dans l'étude sont proposés pour des formations à l'expérimentation animale.
Objectifs
Démontrer qu’en modulant spécifiquement l’activité de certaines populations de neurones sensibles à la dopamine (une substance active du cerveau) dans le cerveau - par des approches génétiques chez le rat - on peut moduler une prise compulsive d’alcool (une consommation irrépressible d’alcool en dépit des conséquences négatives que ces prises d’alcool peuvent avoir sur l’individu).
Bénéfices attendus
Comprendre une partie des mécanismes liés à la prise compulsive d’alcool en lien avec le rôle de la dopamine dans le cerveau. La prise compulsive d’alcool est à la base de nombreux troubles psychiatriques et comprendre son fonctionnement est un préalable indispensable au développement de stratégies thérapeutiques ciblées et efficaces.
Procédures
La production des animaux transgéniques nécessitera une biopsie de tissus. La recherche envisagée s’étale sur une durée d’environ 20 semaines. Des rats adultes seront conditionnés à consommer de l’alcool de façon compulsive au cours d’un total cumulé de près de 80 sessions de 30 minutes chacune. Après habituation à consommer de l’alcool (environ 60 sessions), 6 sessions seront associées à stimuli aversifs pour associer la recherche d’alcool à un signal négatif et ainsi distinguer les rats compulsifs ne pouvant pas stopper leur consommation d’alcool malgré ce signal, de ceux non compulsifs. Les animaux utilisés dans ce projet auront ensuite des injections dans le cerveau (chirurgie sous analgésie et anesthésie générale d’injections en deux à quatre sites, pour une durée d’opération n’excédant pas 40 minutes) qui permettront au bout de trois semaines d’étudier les mécanismes de régulation de la prise compulsive d’alcool.
Impact sur les animaux
La production des animaux transgéniques nécessitant un génotypage par biopsie d’oreille peut induire une douleur légère de courte durée. L’effet du modèle de consommation d’alcool que nous allons utiliser et l’isolement des animaux pour cette expérimentation sont à considérer comme ayant un impact d’ordre sévère sur l’animal, augmentant son niveau d’anxiété mais n’induisant pas par exemple de symptômes physiques de manque. Des nuisances modérées sont attendues liées à la procédure de chirurgie d’injection et à la procédure des stimuli aversifs. Des nuisances légères sont attendues pour ce qui est des injections dans l’abdomen et/ou sous-cutanées des traitements antalgiques et anesthésiques.
Devenir
Les animaux ayant suivi l'ensemble des expériences auxquels ils sont destinés seront tous mis à mort afin de prélever les cerveaux pour analyses histologiques. Cependant, dans notre projet, nous estimons à vingt pour cent au maximum les animaux ne satisfaisant pas au critère comportemental (appétence pour l'alcool) nécessaire à la poursuite des expériences. Ceux-ci seront proposés pour être réutilisés dans le cadre de formations à l’expérimentation animale ou autre formation d’enseignement. La décision sera prise en concertation avec le vétérinaire réfèrent et/ou un membre de la Structure chargée du Bien Être des Animaux.
Remplacement
Il n’existe pas de méthodes alternatives n’impliquant pas d’animaux vivants qui permettront l’évaluation d’un comportement compulsif de prise d'alcool (comportement pour lequel on observe une continuation de la prise en dépit des conséquences négatives, un des critères diagnostic des addictions).
Réduction
Chez les animaux dont nous étudierons le comportement compulsif à la prise d’alcool différents scores d’activité́ comportementale seront relevés et les analyses des cerveaux de ces mêmes animaux prélevés en fin d’expérimentation permettront de déterminer également les pourcentages de neurones préférentiellement activés en fonction de nos conditions expérimentales. Le nombre d’animaux sera limité au nombre minimum nécessaire par groupe estimé sur la base de procédures similaires. Pour une question d’organisation et de gestion des expérimentations, l’ensemble des animaux dont nous étudierons le comportement compulsif à la prise d’alcool sera traité au cours de sessions distinctes et successives pour n’avoir à suivre simultanément qu’un nombre restreint d’animaux à la fois.
Raffinement
Les animaux sont hébergés dans les conditions répondant aux critères légaux relatifs aux soins et à l’hébergement des animaux, limitant ainsi les angoisses qui pourraient être induites par l’environnement. Nous serons cependant obligés de les isoler par rapport à la procédure expérimentale, mais en cages ouvertes, ce qui limitera toutes nuisance associée à un isolement plus strict. Ils seront hébergés pendant une semaine à leur arrivée pendant laquelle ils sont manipulés quotidiennement, avant le début des expérimentations (pendant une semaine) afin d’atténuer le stress pouvant être lié aux contentions et aux manipulations. Les chirurgies du cerveau seront réalisées sous anesthésie générale, après analgésie préalable des sites d’incision. Les yeux seront protégés de la dessication par application d’un gel ophtalmique. La température de l’animal sera maintenue constante par une couverture chauffante. En post-opératoire les animaux seront placés sous une lampe chauffante jusqu’à leur réveil avec contrôle de la température. Des injections d’eau glucosée seront réalisées pour faciliter le processus de récupération post-chirurgical. Les douleurs post-opératoires seront prévenues par un antalgique. L’intégrité du processus cicatriciel en post-opératoire sera renforcé par application d’une solution iodée après suture de la peau. A leur réveil les animaux seront retournés dans leur cage. En cas de signe d’alerte, l’alimentation sera supplémentée par une nourriture hypercalorique et hydratée fournie par l’animalerie. Le suivi quotidien et les pesées bihebdomadaires des animaux permettront de veiller à ce qu’ils ne souffrent pas et de mettre en place des stratégies de soins et des points limites adaptés.
Choix des espèces
Le rat est l’espèce adéquate car il existe un degré́ de similitude important avec le cerveau humain, notamment au niveau des réseaux de neurones sur lesquels portent notre étude, tant du point de vue anatomique que physiologique. Les registres comportementaux explorés sont facilement appréhendables dans cette espèce. Au début de l’étude, les rats seront de jeunes adultes (de 8 à 10 semaines, de 200 à 240 g), ce qui permettra de travailler sur un système cérébral stable, mature, qui n’évoluera pas au cours des procédures expérimentales qui pourront, pour certaines, prendre plusieurs mois.
Effets de dérivés de peptides naturels sur la sensibilité douloureuse cutanée chez la souris
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
9 500 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, et chacune commence par une coupe du bout de la queue à quatre semaines. 6 760 d'entre elles sont ensuite exposées à une douleur thermique ou mécanique sur une patte ou la queue, dont 5 400 toutes les quinze minutes pendant deux heures, tandis que 900 subissent une douleur modérée d'une patte pendant 45 minutes et 3 600 une inflammation d'une patte durant de quatre heures à sept jours. 9 000 reçoivent en plus une à cinq injections d'un composé dérivé de venins d'anémone de mer, de mygale ou de serpent. Aucune ne reçoit d'analgésique, le porteur écrivant qu'il ne peut pas en envisager l'emploi dans des procédures qui ont pour objet l'étude de la douleur.
Objectifs
Notre équipe étudie les mécanismes de la perception douloureuse, et en particulier le rôle de détecteurs joué par des protéines membranaires des neurones sensoriels innervant la peau, les canaux ioniques, en développant leur pharmacologie. A partir d‘une bibliothèque de venins animaux, nous avons déjà identifié plusieurs peptides (d‘anémone de mer, de mygale et de serpents) qui ont donné lieu à des publications de haut niveau scientifique. Dans le cadre d'un projet collaboratif, des dérivés de peptides naturels que nous avons découverts doivent être testés dans la perspective d’un prochain développement clinique.
Bénéfices attendus
Ces études précliniques chez l’animal, qui permettent seule l'étude de la réalité physiologique dans un contexte intégré, sont nécessaires à la poursuite d’études cliniques pour développer de nouveaux composés anti-douleur, ce qui est crucial face à la crise mondiale des opioïdes et à l'augmentation des addictions et morts par overdoses.
Procédures
Toutes les souris (9500) subiront à l'age de 4 semaines le prélèvement du bout de queue pour déterminer leur génotype (30’’) et le stress de contentions répétées pendant les tests comportementaux. A l'age de 7 à 15 semaines dans le cadre des tests comportementaux, 6760 souris seront exposées à une douleur légère thermique ou mécanique sur une patte ou la queue de durée < 2 minutes et de laquelle elles pourront s'échapper (mesure d'un seuil de douleur), dont 5400 de façon répétée toutes les 15 minutes pendant 2h. 900 souris subiront une douleur modérée d'une patte pendant 45 minutes et 3600 souris subiront une inflammation d'une patte ne s’accompagnant d’aucun comportement traduisant une douleur spontanée (de 4h à 7 jours). 9000 souris subiront de 1 à 5 injections d’un agent pharmacologique (30’’), dont 3000 sous anesthésie.
Impact sur les animaux
Nuisance légère pour prélèvement de bout de queue pour génotypage, stress léger de la contention après habituation pour les tests comportementaux et l'anesthésie gazeuse, nuisances légères des injections pharmacologiques, nuisance modérée de l'inflammation induite sur une patte arrière et de la douleur ou de l'hypersensibilité inflammatoire ressentie sur la queue ou une patte arrière.
Devenir
Les souris impliquées dans la production des souris expérimentales (500 souris) seront mises à mort à l'issue de leur période physiologique de reproduction (8 mois pour les femelles, 15 mois pour les mâles). Ils permettront des prélèvements d'organes post-mortem pour des analyses biochimiques. Ce sont de plus des animaux OGM qu’il est interdit de disséminer hors des établissements de recherche. C’est aussi le cas pour les animaux ayant suivi les procédures expérimentales (9000) qui ont de plus subi des injections pharmacologiques, des tests invasifs et certains une hypersensibilité douloureuse chronique qui empêche aussi toute réutilisation. Toutes les souris seront donc mises à mort à l'issu des procédures et permettront des prélèvements post-mortem.
Remplacement
Au préalable, nous avons réalisé le maximum d'expériences in vitro sur les canaux ioniques dans des lignées cellulaires en culture, puis sur des cultures primaires de neurones sensoriels de rongeurs. Mais, pour savoir si ces peptides peuvent avoir un intérêt thérapeutique, des expériences de comportement et de pharmacologie chez la souris sont nécessaires, pour avoir accès à la complexité physiopathologique de l'intégration du message douloureux et de la pharmacologie in vivo. Utiliser la souris comme modèle permet d’utiliser des modèles pathologiques de référence, ainsi que d’étudier des animaux transgéniques chez lesquels un gène d’intérêt, codant pour une protéine cible du composé pharmacologique à tester, a été invalidé (knock-out). Aucune méthode alternative ne permet de satisfaire l‘objectif de Remplacement à notre connaissance, et les études précliniques chez l’animal sont nécessaires à la poursuite d’études cliniques pour développer de nouveaux analgésiques.
Réduction
Le design des méthodes de reproduction a été optimisé pour pouvoir produire sur les 5 ans de la durée du projet les souris expérimentales ainsi que d’inclure un croisement pour maintenir le fond génétique. Le projet s’étalant sur 5 ans, le nombre réel des reproductions et des animaux reproducteurs pourra être réduit en fonction des portées déjà produites et étudiées auparavant. Les animaux reproducteurs pourront être aussi utilisés pour produire des souris dans le cadre d’autres projets du laboratoire, ou pour renouveler les lots de reproducteurs, et seront mis à mort à la fin de leur période de reproduction pour permettre des prélèvements de tissus post-mortem. L‘objectif de Réduction a également été pris en compte en réduisant le nombre d‘animaux prévisionnel au minimum nécessaire pour obtenir des résultats statistiquement significatifs tout en intégrant des aléas expérimentaux. Le nombre d’animaux expérimentaux sera réduit chaque fois que possible, et toute expérience rendue inutile ou redondante par des résultats précédents obtenus par nous ou d’autres groupes (veille bibliographique mondiale permanente) ne sera pas conduite. Les expériences prévues sur les souris transgéniques ainsi certaines procédures testant la capacité motrice ne seront conduites qu’avec les composés et par les voies d’injection induisant un effet analgésique. De plus, la réalisation d’une procédure est conditionnée par le résultat préalable d’une autre. Ainsi, le nombre d’expériences ainsi que le nombre maximal de souris prévues pourra être réduit.
Raffinement
Toute souris qui présenterait des signes d'infection au niveau de la queue dans la semaine qui suit le prélèvement pour génotypage sera traitée par des soins vétérinaires adaptés jusqu'à guérison. Si la plaie persiste au-delà d’une semaine, la souris sera mise à mort. Dans le cadre de l'objectif de Raffinement, la longue expérience de notre groupe dans les études des mécanismes de la douleur chez l'animal nous permet de proposer des tests comportementaux complémentaires mettant en jeu différentes modalités douloureuses ou motrices avec une sévérité légère à modérée. Les animaux sont habitués aux tests de façon à réduire leur stress et obtenir des mesures reproductibles et fiables. Les protocoles prévoient parfois un suivi des effets pharmacologiques sur 5 jours, mais cette durée sera réduite en cas d’absence d’effet ou d’effet transitoire. Les animaux sont mis à mort dès la fin de l’expérience de comportement associée à de la pharmacologie in vivo. Grâce à un suivi quotidien de chaque animal tout au long de chaque procédure, tout animal qui présenterait des signes de comportement anormal ou d‘une pathologie quelconque serait mis à mort. Nous ne pouvons en effet pas envisager l’emploi d’analgésique dans nos procédures qui ont pour objet l’étude de la douleur.
Choix des espèces
Les expériences de comportement et de pharmacologie in vivo sont réalisées chez la souris pour pouvoir utiliser des animaux transgéniques (knock-out) pour déterminer la spécificité de l’effet des composés testés et en utilisant des modèles pathologiques de référence. Au sevrage, à 4 semaines, un prélèvement de tissus (extrémité de la queue) permettra une analyse génétique. Les expériences comportementales seront conduites sur des adultes entre 7 et 15 semaines. Cet âge permettra aussi la comparaison avec des expériences déjà publiées.
Mise en place d’un modèle d’infection urinaire murin et validation de nouveaux traitements.
- Recherche fondamentale
- Système urogénital
Une partie des 680 souris de ce projet vient des portées surnuméraires du laboratoire, animaux que le porteur décrit comme voués à être tués sans avoir été utilisés. Toutes relèvent de procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et sont tuées à l'issue, pour dénombrer les bactéries logées dans leur vessie et leurs reins. Sous anesthésie gazeuse, un cathéter pédiatrique introduit des Escherichia coli dans leur urètre, puis un traitement ou un placebo est injecté par la même voie 24 heures plus tard, en une fois ou pendant trois jours, l'infection pouvant durer deux semaines. Le porteur affirme que ses traitements tuent 100 % des bactéries visées in vitro, et qu'il lui faut malgré tout les valider sur "animal entier".
Objectifs
Les infections urinaires sont un motif très fréquent de consultation et de prescription d’antibiotiques en médecine générale. On estime en France leur incidence à 625 000 cas/an. Environ 50% des femmes adultes font un épisode d’infection urinaire au moins une fois dans leur vie et 20% des femmes ayant une infection urinaire auront un nouvel épisode. En mai 2023, Santé publique France publiait les chiffres des infections liées aux soins (infections nosocomiales), et montrait que les infections urinaires arrivaient en tête (28% des cas). En termes de germes impliqués, la bactérie Escherichia coli, est la cause principale des infections urinaires. Selon les données de l’assurance maladie, en ville, E. coli est la cause de 90% des infections urinaires. En ce qui concerne les infections urinaires nosocomiales, E. coli arrive également en tête des germes responsables. Les infections urinaires se traitent par des antibiotiques, notamment des fluoroquinolones. Cependant, les traitements peuvent être mis en échec par des souches résistantes aux antibiotiques. La Haute Autorité de Santé dans un rapport de 2021 montre qu’en ville près de 13% des souches de E. coli sont résistantes aux fluoroquinolones et ce chiffre monte à 19% en Ehpad. Le but de cette demande d’autorisation d’expérimentation animale est de mettre en place un modèle d’infection urinaire et de tester de nouveaux traitements de décolonisation bactérienne ciblant notamment les souches résistantes aux antibiotiques.
Bénéfices attendus
Le but du projet est de valider notre approche thérapeutique dans le cadre des infections urinaires. Nous espérons montrer une forte décolonisation de l'arbre urinaire suite au traitement. Nous testerons notre traitement sur 4 souches cliniques résistantes aux antibiotiques. Nous espérons pouvoir apporter la preuve de concept que nos traitements sont efficaces et ainsi proposer une solution là où les antibiotiques sont inefficaces.
Procédures
(i) Anesthésie gazeuse des animaux + injection des bactéries dans l'uretère à l'aide d'un cathéter pédiatrique. Cette procédure prendra moins de 10 minutes par animal. (ii) 24h après infection, les animaux recevront le traitement ou le placebo. Pour cela, ils seront de nouveau anesthésiés (anesthésie gazeuse) de manière à injecter le traitement dans l’urètre. Cela prendra au maximum 10 minutes. L'administration du traitement sera unique ou répétés pendant 3 jours au total.
Impact sur les animaux
Nous allons induire une infection urinaire par l’administration dans l’urètre de bactéries. L'infection urinaire causera une nuisance légère à l'animal. Cependant, les animaux infectés vont mettre en place une réponse immunitaire visant à contrôler la prolifération bactérienne. La littérature scientifique ne reporte aucun cas de souffrance animale nécessitant le sacrifice ou l'administration de médicaments lors d'infections urinaires. La durée de l'infection urinaire sera au maximum de 2 semaines.
Devenir
A la fin de la procédure, les animaux seront mis à mort. En effet, nous voulons quantifier les bactéries présentes dans la vessie et dans les reins et pour cela, la mise à mort de l'animal est indispensable. Des analyses histologiques seront aussi effectuées pour notamment objectiver le maintien de l'intégrité des tissus grâce à notre traitement.
Remplacement
Le but du projet est de valider de nouveaux traitements dans l'éradication des bactéries responsables d'infections urinaires. Même si des études préalables montrent une très forte capacité à tuer les bactéries ciblées in vitro, il nous faut les valider sur animal entier.
Réduction
Nous avons mené de nombreux travaux in vitro de manière à sélectionner les meilleurs traitements possibles contre des souches d’Escherichia coli responsables d’infections urinaires (leur efficacité est de 100% de bactéries tuées). Nous prévoyons 2 types de traitements (1 dose unique ou 1 dose pendant 3 jours). Nous commencerons par la répétition des administrations car c’est ce traitement qui a le plus de chances de fonctionner. Si nous ne constatons aucun effet du traitement, nous arrêterons les manipulations. Une approche statistique sera effectuée de manière à déterminer si le traitement est réellement efficace. Dans le cadre de la règle des 3R, un maximum de prélèvements sera réalisé sur les animaux (vessie, reins + urine) pour effectuer : par exemple le dosage des protéines impliquées dans l’inflammation, de la microscopie, des dénombrements bactériens... Nous prévoyons d'acheter des souris mais également d'utiliser des animaux surnuméraires issus des reproductions du laboratoire. L'utilisation de ces derniers permettra de limiter le nombre d'animaux achetés et d'utiliser à des fins de recherches des animaux qui auraient été mis à mort sans avoir été utilisés.
Raffinement
Les animaux auront libre accès à la boisson et à la nourriture. Le milieu sera enrichi à l’aide de maisons en plastique. Un suivi quotidien des animaux par des expérimentateurs habitués sera effectué de manière à repérer toute détresse animale. De plus, nous utilisons un système de score dont les paramètres sont : l'apparence, le comportement naturel, l'hydratation, les signes cliniques, et le comportement provoqué.
Choix des espèces
Les souris se sont rapidement imposées comme étant un bon modèle d’infection urinaire dès le début des années 1980. Elles sont considérées comme étant notamment un meilleur modèle que les rats pour plusieurs raisons. Nous pouvons par exemple citer l’absence de reflux vésico-urétéral (la remontée d'urine vésicale vers les uretères et les reins), ce qui est le cas chez l’Homme; ou la présence dans l’arbre urinaire de la souris d’uroplakines (des structures transmembranaires présentent également chez l’Homme) servant de récepteurs aux bactéries E. coli responsables d’infections urinaires. Les animaux seront âgés de 8 à 10 semaines au moment de l'infection. C'est un stade de développement classiquement utilisé dans la littérature.
Etude du rôle des plaquettes dans l’insuffisance cardiaque (2/2)
- Recherche fondamentale
- Système cardiaque
Une souris sur cinq est censée mourir sur la table d'opération, la chirurgie qui rétrécit l'artère en sortie du cœur ayant une mortalité attendue de 20 %, à laquelle s'ajoutent 5 % de pertes pendant le développement de la maladie. 1 260 souris vont être utilisées ainsi, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. L'opération dure une demi-heure, la douleur postopératoire est annoncée pour les 24 heures qui suivent, et l'évolution de l'insuffisance cardiaque est ensuite suivie chaque semaine par échographie sous anesthésie. Il n'existe aucun traitement curatif de cette maladie, et le porteur écrit que ses résultats "pourraient par conséquent s'avérer être bénéfiques à la santé humaine".
Objectifs
Cette demande d'autorisation concerne deux laboratoires (EU1 et EU2). L'insuffisance cardiaque est une pathologie évolutive au cours de laquelle le cœur perd progressivement sa capacité à pomper correctement le sang, avec un essoufflement qui apparaît chez les sujets atteints d'abord à l'effort puis au repos. Cette maladie s’installe progressivement le plus souvent suite à la survenue d'un infarctus du myocarde, ou bien en raison de l'hypertension artérielle ou d'un rétrécissement aortique. Elle est due à un changement de morphologie du cœur qui doit s'adapter à de nouvelles contraintes, et qui finit par s'épuiser. Notre étude porte sur l'étude du rôle des plaquettes sanguines dans l'évoluton de cette maladie. Pour ce faire, nous allons utiliser un modèle d'insuffisance cardiaque qui est bien décrit chez la souris, et qui permet d'induire la maladie en quelques semaines. Nous appliquerons dans une 1ère partie ce modèle à des souris modifiées génétiquement chez lesquelles différents déterminants de surface des plaquettes ont été modifiés. En comparant ces souris à des souris non modifiées génétiquement, nous pourrons déterminer si un ou plusieurs de ces déterminants est important dans l'évolution de la maladie du cœur. Dans une 2ème partie, en fonction des données obtenues dans la 1ère, nous testerons différents traitements pharmacologiques susceptibles de freiner le développement de la maladie chez les souris. L'objectif de ce projet est de trouver de nouvelles approches thérapeutiques qui permettrait de traiter l'insuffisance cardiaque.
Bénéfices attendus
Il n'existe actuellement pas de traitement curatif contre l'insuffisance cardiaque. Nous souhaitons par ce projet mieux comprendre l'évolution de cette maladie afin de trouver une nouvelle cible thérapeutique qui permettrait de la combattre. Si un ou plusieurs des déterminants de surface plaquettaire s'avère(nt) être une (des) cible(s) potentielle(s) (Partie 1), nous testerons alors des traitements pharmacologiques dont nous disposons et qui sont capables de les bloquer (Partie 2). Nos résultats pourraient par conséquent s'avérer être bénéfiques à la santé humaine.
Procédures
Tous les gestes techniques sont réalisés sur des animaux analgésiés et anesthésiés à l'aide d'une anesthésie gazeuse. La veille de l'intervention chirurgicale, un prélèvement sanguin (1 min) est prévu ainsi qu'une session d'épilation de la zone opérée. Un prélèvement sanguin final est prévu également au moment de l'euthanasie des animaux. La chirurgie dure environ 30 minutes. Elle consiste en l'exposition de l'artère en sortie du cœur et en son rétrécissement (20 min). L'animal est ensuite recousu (10 min). L'évolution de la pathologie cardiaque est suivie chaque semaine par imagerie en échographie sur les animaux anesthésiés (5 min). Les interventions ont lieu au sein du premier laboratoire (EU1), à l'exception du suivi échographique qui est quant à lui effectué dans les locaux du deuxième (EU2).
Impact sur les animaux
Une certaine mortalité est attendue lors de la chirurgie induisant l'insuffisance cardiaque, estimée de l'ordre de 20%, puis au cours du développement de la maladie (5%). Les autres effets indésirables prévus sur les animaux sont : - une douleur post- opératoire à J0 et pendant 24h - une perte de poids post-opératoire (modérée) - un stress occasionné par les séances d'imagerie
Devenir
Les animaux arrivant à la fin de la procédure sont euthaniasiés afin de pouvoir analyser leur cœur. Nous étudions également leur sang pour analyser des marqueurs de la maladie cardiaque qui peuvent s'y trouver en circulation.
Remplacement
La maladie que nous étudions est complexe et fait intervenir un grand nombre de paramètres différents (inflammation, modification de la paroi cardiaque, dialogue avec d'autres organes comme les poumons et les reins). Il n'est aujourd'hui pas possible de mimer ces phénomènes autrement qu'en utilisant des animaux vivants dont la physiologie est proche de celle de l'être humain.
Réduction
Le nombre d'animaux nécessaire à notre étude a été déterminé grâce aux données disponibles dans la littérature du domaine et à notre expérience des modèles animaux. Des tests statistiques permettant de connaître le nombre de souris minimal nécessaire ont aussi été réalisés.
Raffinement
Une grille de score a été mise en place, nous permettant d'agir en cas de souffrance des animaux. Les animaux qui dépassent les points limites que nous avons définis sont euthanasiés. La douleur post-opératoire ou potentiellement occasionnée par les prélèvements sanguins est évaluée et traitée préventivement par l'administration d'un anti- douleur. De la nourriture humide est placée au sol dans leur cage afin de faciliter la prise de nourriture et l'hydratation après la chirurgie. Chaque jour, les animaux sont pesés et leur apparence générale est contrôlée. Du coton est placé dans leur cage pour leur permettre de faire des nids. Le transport des souris entre les deux établissements dure 5 minutes à pied et se fait dans leur cage qui est placée dans un sac de transport.
Choix des espèces
La souris est un mammifère dont le système cardiovasculaire a un fonctionnement et une organisation très proches de ceux de l'être humain. Ce système est mature lorsque la souris est adulte (à environ 8-10 semaines), raison pour laquelle nous utiliserons des animaux de cet âge, la maladie touchant des êtres humains d'âge adulte. Le patrimoine génétique de la souris est par ailleurs connu depuis de nombreuses années et nous avons à notre disposition des souris modifiées génétiquement qui ne produisent pas un certain nombre de molécules d'intérêt, ce qui permet d'étudier leur rôle (partie 1 du projet), comparativement aux souris qui la produisent normalement. D'autre part, des souris qui ne sont pas modifiées génétiquement seront utilisées dans le cadre du test de nouvelles approches thérapeutiques (partie 2 du projet).