Recherche fondamentale
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Neuroprotection par surexpression d’un facteur de transcription CRX sur différents modèles murins
- Recherche appliquée
- Troubles sensoriels
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
Les souris utilisées appartiennent à des lignées dont la rétine dégénère rapidement, l'une perdant sa réponse électrophysiologique dès quatre mois. 540 d'entre elles vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Chacune reçoit une injection sous la rétine, qui peut provoquer un décollement rétinien, une opacification de la cornée ou des saignements dans l'œil, puis passe des séances d'électrorétinographie et de tomographie sous anesthésie à six âges différents, une partie subissant en plus un test de réflexe optomoteur de trois fois vingt minutes à cinq âges et un test clair-obscur. La mise à mort sert à prélever les rétines pour des marquages histologiques et des analyses transcriptomiques, l'ensemble visant à documenter une thérapie génique avant un éventuel essai clinique.
Objectifs
Plus de 200 gènes sont actuellement associés à la cécité congénitale. Bien que la thérapie génique ait été proposée pour un grand nombre de ces gènes, cette approche présente des limites. Nous avons la preuve que l'introduction d'une copie saine d'un gène spécifique impliqué dans le développement des photorécepteurs (cellules de détection de la lumière dans l'œil) peut retarder la perte de vision. Pour explorer plus avant cet effet thérapeutique, nous utiliserons deux modèles murins différents de cécité congénitale causée par des mutations dans différents gènes. Notre objectif est d'établir l'effet thérapeutique et d'élucider les mécanismes à l'origine de cet effet.
Bénéfices attendus
A l’heure actuelle, peu de thérapies sont proposées aux patients atteints de rétinopathies. La plupart permettent uniquement de ralentir la dégénérescence. Certaines, plus efficaces, sont uniquement proposées en fonction de votre mutation. Nous réalisons ce projet afin de développer une thérapie génique efficace pour de rétinopathies. Nous espérons par ce projet démontrer l’efficacité de notre traitement sur plusieurs modèles animaux, qui serviront de preuves de concept, ou d’études précliniques, nécessaires à réaliser en amont d’essais chez les patients. Le but est de poursuivre vers un essai clinique.
Procédures
Toutes les souris recevront une injection sous rétinienneous. Par la suite, les animaux seront soumise a ERG (mesure non invasive de la réponse électrique de la rétine à un stimulus lumineux) et un OCT (visualisation non invasive de la rétine en coupe chez la souris) sur les deux yeux (environ 20/30 minutes) à 6 âges diffeérents. Une autre partie des souris passeront un test de reflexe optomoteur (3 x 20 minutes espacés d’1 heure minimum) à 5 âges diffeérents. Ce test permet de quantifier les reflexes oculaires de la souris et se fait donc sur animal vigil. Elles pourront également réaliser un test comportemental appelé clair/obscur (5 minutes), ou la souris est filmée en train d’explorer une boite soit noire soit éclairée.
Impact sur les animaux
Les anesthésies répétées peuvent être dommageables pour les souris, mais elles sont espacées de 14 jours minimum. L’injection sous rétinienne peuvent provoquer un décollement rétinien qui se résorbe en 48h. Une opacification de la cornée peut être observée malgré l’ajout systématique de gel ophtalmique. Si une cataracte apparait néanmoins, elle se résorbe normalement d’elle-même rapidement. Si les animaux présentent des saignements anormaux dans l’œil lors de l’injection ou avant leur réveil.
Devenir
Tous les animaux sont euthanasiés à la fin de la procédure, afin de récupérer les rétines et réaliser des marquages immunologiques sur les coupes histologiques, ou analyser les effets de notre traitement au niveau transcriptomique et protéique.
Remplacement
Le projet visant la validation d’une stratégie thérapeutique pour le traitement de maladies rétiniennes, une validation de ces approches in vivo est un prérequis des agences réglementaires avant la mise en place d’essais cliniques. Il est également fondamental de travailler sur des modèles animaux présentant des pathologies comparables à celles développées chez l’Homme. La nécessité d’avoir recours à des animaux se justifie également par le fait que la rétine est un tissu complexe composé de nombreux types de neurones dont les interactions sont cruciales pour générer un signal visuel correct. Dans ce contexte il est essentiel de travailler in vivo car les processus de mort cellulaire, de neuroprotection, ou de réparation sont totalement dépendants de l’environnement cellulaire. Pour ces différentes raisons, des méthodes expérimentales n'impliquant pas l'utilisation d'animaux vivants ne sont pas susceptibles d'apporter le même niveau d'information.
Réduction
L'étude préclinique s'étendra sur une période de deux ans et a pour but d'évaluer l'efficacité d'une nouvelle approche thérapeutique pour une maladie ophtalmique. Cette thérapie sera expérimentée sur deux lignées de modèles animaux. L'objectif est de confirmer l'efficacité du traitement sur un vaste panel de patients et de comprendre son mode d'action. La première phase de l'étude consistera à identifier la dose optimale à administrer à chaque modèle animal. Par la suite, une comparaison de l'efficacité du traitement sera effectuée. Seuls les animaux ayant reçu la dose la plus efficace seront soumis aux étapes ultérieures. L'objectif de cette étude est d'obtenir entre 7 et 10 yeux par traitement, afin de garantir des résultats statistiquement pertinents. Ce chiffre a été établi sur la base de données scientifiques. Seuls les animaux ayant été correctement injectés dans au moins un œil seront pris en compte dans l'analyse. Il est également possible que le nombre de modèles animaux soit réduit en fonction des résultats obtenus. Si, après un certain temps, le traitement s'avère inefficace, l'étude sera interrompue.
Raffinement
Durant l’injection sous-rétinienne, une anesthésie locale sera effectuée en plus de l’anesthésie générale. Une goutte de gel oculaire hydratant sera déposée sur l’œil des animaux pour préserver la cornée. Les animaux seront ensuite surveillés jusqu’au réveil. Afin de prévenir une éventuelle douleur, les animaux recevront un anti-inflammatoire suite à l’opération. Ils seront observés quotidiennement pour surveiller l’apparition éventuelle d’infection oculaire. Une grille de score adaptée est utilisée pour apprécier l’état des animaux, ce système comprend des points limites précoces qui permettent de détecter les premiers symptômes de douleur ou d’inconforme et d'intervenir rapidement.
Choix des espèces
La thérapie génique que nous souhaitons développer nécessite d’être validée in vivo avant d’être testée chez l’homme. Afin d’être le plus proche des pathologies humaines que nous souhaitons traiter, et ainsi évaluer les bénéfices/risques de notre approche thérapeutique, nous prévoyons d’utiliser des souris comme modèle d’étude. L’existence de lignées de souris atteintes naturellement ou non de dégénérescence rétinienne en fait un excellent organisme modèle pour notre projet. Nos modèles sont bien établis en recherche ophtalmologique. Chaque modèle est différent, et les temps choisis pour les injections correspondent aux contraintes imposées par la dégénérescence rétinienne. Comme nous connaissons les modèles animaux que nous allons utiliser, nous pouvons définir le temps auquel il est plus pertinent d’injecter nos AAV, ainsi que les temps auxquels il faudra réaliser les expériences. Les rétines des souris utilisées dégénèrent très rapidement. Nous injectons donc à 14 jours aprés naissance et regarderont 21 jours plus tard les effets de l'injection. Les souris d'une autre lignée présentent une faible réponse électrophysiologique (ERG) dès l'âge de 4 mois, c'est pourquoi nous réaliserons les injections 30 jours après la naissance et examinerons l'efficacité de ces injections 30 jours plus tard. Nous observerons ensuite les effets de notre traitement entre 3 semaines et 1 an après injection.
Etude des mécanismes de la réponse immunitaire de la truite arc-en-ciel aux virus, et des bases génétiques de sa sensibilité aux maladies virales
- Recherche appliquée
- Maladies animales
- Recherche fondamentale
- Système immunitaire
Infectées par balnéation pendant deux heures, parfois huit à douze, ou par injection directe du virus, 3 700 truites arc-en-ciel subissent aussi jusqu'à six prélèvements de sang et trois immunisations. Toutes sont tuées à l'issue, 2 160 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, 1 240 modéré et 300 léger. L'objectif tient en deux volets, produire des preuves de concept de vaccins ADN et ARN pour l'aquaculture et repérer les bases génétiques de la résistance aux virus, au bénéfice affiché d'entreprises françaises de sélection. Aucun point limite n'est décrit, alors que le porteur indique que les infections expérimentales peuvent conduire à la mort des poissons et présente le projet comme une amélioration du bien-être des poissons en élevage.
Objectifs
L'aquaculture représente une alternative aux prélèvements de poissons sauvages dans la nature pour l’alimentation humaine. Les maladies représentent un risque et une limitation majeure pour le développement d’une aquaculture durable. Pour améliorer les conditions d'élevage des animaux, diminuer ou annuler l'impact des maladies, le développement de nouveaux vaccins et la sélection d'animaux naturellement résistants constituent les deux approches majeures. Ce projet de recherche vise à mieux comprendre les mécanismes de défense des poissons pour développer de nouveaux vaccins contre des virus pour lesquels il n'en existe pas actuellement ou pour lesquels les vaccins existants ne sont pas efficaces. Les poissons sujets à infection expérimentale et /ou vaccination sont analysés par différentes approches immunologiques et moléculaires. Il vise aussi à identifier les bases génétiques de la résistance de la truite aux virus afin de pouvoir sélectionner de manière ciblée des animaux plus robustes et moins sensibles aux maladies. La sensibilité de différentes lignées de poissons à l'infection est déterminée et analysée. Les objectifs de ce projet sont donc (1) de produire des preuves de concepts de nouveaux vaccins, en particulier ADN et ARN, permettant de répondre au développement d’épidémies dans les élevages, et (2) de consolider les connaissances acquises sur la résistance génétique aux maladies virales. Les zones du génome impliquées dans la variabilité du caractère (QTL pour « quantitative trait loci ») ont été identifiées mais les mécanismes impliqués restent à valider pour permettre le développement de stratégies de sélection génomique optimisée. Trois types de vaccins (ADN, ARN, et vivant atténué) contre 3 virus d’importance majeure pour l’aquaculture (virus de la Septicémie Hémorragique Virale (VHSV), virus de la nécrose hématopoïétique infectieuse (IHNV) et alphavirus (SAV)) pourront être testés contre ces 3 virus et d’autres pour tester la spécificité de la protection (virus de la nécrose pancréatique infectieuse (IPNV), virus de l’anémie infectieuse du saumon (ISAV)), en association éventuelle avec 2 adjuvants alternatifs, ou sans adjuvant (selon les résultats initiaux obtenus avec chaque vaccin). Ce projet vise donc de manière claire à l’amélioration des conditions d’élevage en prévenant et en limitant l’impact des pathologies des poissons ; il nécessite de soumettre un nombre significatif d’animaux à des infections expérimentales.
Bénéfices attendus
Les résultats attendus en fin de projet sont les suivants : - Compréhension des mécanismes de réponse à l’immunisation - Validation expérimentale de nouveaux vaccins contre différents virus de la truite arc en ciel - Identification et validation expérimentale de marqueurs génétiques et de mécanismes de résistance de la truite aux les virus, en particulier au virus de la Septicémie Hémorragique Virale (VHSV). Ces résultats seront utilisés pour prévenir les maladies ou réduire leur impact, et donc améliorer le bien-être des poissons en élevage. La prévention des pathologies est un élément essentiel du développement d’une aquaculture plus « durable ».
Procédures
Les immunisations ou infections expérimentales réalisées par injection sont réalisées sous anesthésie en moins de 15 secondes. Des prélèvements sanguins multiples sur un même individu peuvent être effectués chez les adultes ; ils sont espacés d’au moins 3 jours et leur nombre n’excède pas 6 au total (typiquement sur 6 mois d’expérience) ; ils sont effectués sous anesthésie, et la durée de l’intervention est typiquement de 30 secondes, l’anesthésie ne dure pas plus de 5 minutes. Les prélèvements de mucus cutané sont effectués sous anesthésie, et durent quelques secondes. Les infections par balnéation ne sont pas invasives et ne sont pas effectuées sous anesthésie, elles durent typiquement 2 heures, exceptionnellement 8 à 12heures. Liste des interventions : 3 immunisations, 6 prélèvements de sang, 2 prélèvements de mucus cutané au maximum. 1000 poissons 2 immunisations par injection, une épreuve virulente par balnéation, 6 prélèvements de sang au maximum : 450 poissons 2 immunisations par injection, une épreuve virulente par injection, 6 prélèvements de sang au maximum : 750 poissons 6 prélèvements de sang (maximum), 1 infection par balnéation : 750 poissons 6 prélèvements de sang (maximum), 1 infection par injection : 750 poissons
Impact sur les animaux
Le stress lié à la manipulation (tri, pesée, transfert, injection, imagerie) est compensé par anesthésie par bain. Les animaux sont mis à jeun 24 heures avant l’infection. Les infections expérimentales peuvent conduire à la mort des poissons.
Devenir
Tous les animaux de ce projet entreront dans un protocole d'infectiologie et ne pourront être réutilisés pour d'autres finalités, ils seront donc mis à mort en fin d'expérience.
Remplacement
Il n’existe pas de modèles cellulaires permettant d’étudier les réponses immunitaires systémiques des poissons, en particulier la protection induite par les vaccins. La compréhension des interactions entre le virus et son hôte nécessite de soumettre l’animal à une immunisation ou à une infection expérimentale. Le projet associé à cette DAP chez la truite arc-en-ciel ne peut donc être réalisé avec des méthodes alternatives. Seul un animal ayant un système immunitaire adaptatif permet d’évaluer l’efficacité d’un vaccin lors d’une épreuve d’infection expérimentale en quantifiant la protection apportée.
Réduction
Les infections par balnéation ou par injection permettent de comparer plusieurs conditions expérimentales (différentes souches de truite, différents protocoles d’immunisation etc). Les effectifs requis pour la mise en évidence de différences significatives de survie sont établis sur la base de l’expérience acquise, et pour satisfaire aux contraintes des tests statistiques pertinents. Les groupes sont de 30 individus. Pour réduire les effectifs requis et raffiner les protocoles, les poissons pourront être marqués individuellement et gardés dans un même bac de volume adapté, lorsque cela est possible (pas d’infection ou infection par un même virus). Ces marquages individuels permettent d’effectuer un suivi individuel de la réponse immunitaire, qui conduit à une diminution l'effectif des lots. Les poissons sont identifiés individuellement et leur réaction suivie par analyse d'échantillons de sang collectés de manière répétée, à des intervalles validés lors des projets précédents.
Raffinement
Les animaux sont observés au moins deux fois par jour. Une anesthésie par bain est réalisée avant de procéder aux injections ou avant prélèvement de sang/mucus.
Choix des espèces
La truite arc-en-ciel est le modèle classique de la pisciculture continentale européenne : c’est la principale espèce d’élevage en France. C’est aussi l’espèce de salmonidé dont le système immunitaire et les mécanismes anti-infectieux sont les mieux connus. C’est une espèce hôte naturel pour les virus que nous étudions. Enfin, il s’agit d’une espèce cible pour la sélection par les entreprises françaises impliquées. L’étude des réponses aux vaccins et plus généralement des réponses anticorps et cellulaires spécifiques, nécessitent que les poissons aient un système immunitaire mature ; de jeunes adultes sont donc utilisés pour ces expériences.
Explorer ou exploiter? Etude comportementale et contribution de l’axe cortico-striatale
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
Rats : 568
La restriction hydrique s'arrête quand le poids descend sous 85 % de celui mesuré avant privation, seuil vérifié deux fois par jour. 812 souris et 568 rats sont privés d'eau pour être poussés à chercher des gouttes, 428 d'entre eux dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère, les autres un niveau modéré. Une partie subit des lésions excitotoxiques du striatum par une chirurgie de une à deux heures, qui provoquent une hypophagie de 24 à 48 heures, ou des injections de virus dans le cerveau suivies de une à quatre injections de CNO, et les rats courent sur tapis roulant pour accéder aux récompenses. Tous sont tués pour examen histologique du cerveau, le porteur affirmant qu'il n'existe pas d'alternative non animale tout en construisant des modèles mathématiques qui simulent leur comportement.
Objectifs
Dans leur vie quotidienne, les humains et de nombreux autres animaux sont continuellement confrontés au dilemme d’effectuer/optimaliser des actions qui conduisent à l’obtention de récompenses (exploiter) ou de naviguer plus aléatoirement dans leur environnement pour acquérir de nouvelles connaissances sur des sources de récompenses alternatives, au risque de perdre du temps et de l'énergie (explorer). La compréhension des mécanismes qui contrôlent ce compromis entre exploitation et exploration est lacunaire, à la fois au niveau comportemental (quels sont les paramètres qui contraignent le comportement exploratoire versus exploitatif des animaux et quels aspects de leur comportement sont modulés) et des circuits neuronaux impliqués. Le but de ce projet est donc double. Tout d’abord, il sera de mieux caractériser le comportement d’exploration et d’exploitation de souris et de rats dans des situations expérimentales relativement éthologiques (compte tenu des contraintes associées aux expériences en laboratoire). Dans ce projet nous proposons de développer deux nouvelles tâches dites de "foraging" dans lesquelles des rongeurs doivent adapter leur balance d'exploration/exploitation (rester ou partir) en réponse à des manipulations de la dynamique des récompenses (timing et quantité) et de l'effort nécessaire pour exploiter et explorer. Ensuite, nous proposons de tester l'hypothèse selon laquelle différentes régions et circuits cellulaires le long de l'axe corticostriatal jouent un rôle clé dans la modulation du compromis entre exploration et exploitation, en contrôlant la sensibilité des animaux au temps et à l'effort. Plus précisément, nous examinerons comment l'activité des neurones de projection du striatum dorsomédian contrôle le comportement exploratoire et est finement régulée par la plasticité des entrées corticales et des circuits inhibiteurs locaux. De même, nous examinerons le rôle des neurones de projection du striatum dorsolatéral dans les phases d’exploitation et leur modulation par la plasticité des entrées corticales et des circuits inhibiteurs locaux.
Bénéfices attendus
Les mécanismes qui contrôlent les comportements d'exploitation et d'exploration sont généralement mal compris, et pourtant, ils régissent non seulement la manière dont les êtres humains prennent des décisions et dépensent de l’énergie (la leur lorsqu'ils font des efforts physiques et celle produite par la biosphère), mais aussi le fonctionnement de nos sociétés de consommation, qui est actuellement remis en question en raison de la surexploitation de certaines ressources. Notre projet sur la souris et le rat n'a pas la prétention d’être directement transférable au comportement humain, mais il semble que certains principes qui gouvernent le compromis entre exploration et exploitation soient communs chez les mammifères, en particulier les notions d'effort et de coût du temps, qui poussent parfois les animaux à gaspiller leur énergie sans bénéfice apparent immédiat et qui favorisent les récompenses immédiates. Ce projet utilise des rongeurs pour pouvoir effectuer des manipulations fines de contraintes comportementales (effort demandé, complexité des décisions, contraintes temporelles) dans des conditions relativement éthologiques. Ces manipulations sont cruciales pour comprendre comment ces contraintes influencent le compromis exploitation/exploration. Ensuite, l'utilisation du rongeur va également nous permettre de pouvoir faire le lien avec des circuits neuronaux qui peuvent être impliqués dans certains comportements pathologiques. En effet, notre équipe s’intéresse au rôle des circuits cortico-striataux dans les prises de décisions et le contrôle moteur, et le dysfonctionnement de ces circuits a été associé non seulement à des pathologies telles que la maladie de Parkinson (qui est caractérisée par un mélange de déficits moteurs et motivationnels) mais aussi à un grand nombre de comportements compulsifs (boulimie, etc.). Notre projet a donc pour objectif de mieux comprendre le fonctionnement d'une région du cerveau impliquée dans un grand nombre de maladies. Enfin, nous développons une approche éthologique du comportement animal qui se fonde sur le comportement de recherche de nourriture (foraging) qui est commun aux rongeurs et aux humains. Le développement de nouveaux tests comportementaux peut déboucher sur une amélioration générale de l'étude et la compréhension du comportement des rongeurs en laboratoire et une meilleure translation des résultats obtenus vers l'être humain.
Procédures
Les animaux vont subir des tests de comportements (foraging). En général les animaux feront 2 à 3 sessions par jour. Pour les souris les sessions durent 10 à 15 minutes. Pour les rats 1h. Les tests de comportements s'étaleront sur plusieurs semaines sans jamais excéder 2 mois chez la souris et 4 mois chez le rat avec des pauses le week-end. Certains animaux vont aussi subir une chirurgie pour réaliser des lésions excitotoxiques. Ces chirurgies dureront entre 1 et 2 heures. Certains animaux vont aussi subir une chirurgie pour injections des virus permettant des expériences de chémo-génétiques (DREADDS). Ces chirurgies dureront environ 1 heure. Pendant les expériences de comportement, ces animaux recevrons des injections IP de CNO pour activer les DREADDS et moduler l'activité des neurones ciblés. Entre 1 et 4 injections (espacées d'au moins 3 jours) seront effectuées en fonction des protocoles et des questions posées .
Impact sur les animaux
La manipulation d'une souris ou d'un rat par un expérimentateur est une source de stress de courte durée. De même, l'exposition à un nouvel environnement est généralement une source de stress passagère. L'utilisation d'un tapis roulant peut également être une source de stress. Les tests de comportement de foraging (recherche de nourriture) que nous développerons sont basés sur la recherche de gouttes d'eau. Pour reproduire les conditions naturelles de foraging, ces tests nécessitent une restriction hydrique, ce qui entraîne inévitablement un stress. Indépendamment de la durée des expériences de comportement, la restriction hydrique sera limitée à 5 jours consécutifs, avec des pauses de 2 jours les week-ends, où les animaux auront accès ad libitum à l'eau et à la nourriture. La durée des expériences de comportement variera en fonction des protocoles, entre 2 semaines et 2 mois. Les chirurgies permettant l'injection de virus (manipulations chémogénétiques) seront réalisées sous anesthésie générale profonde (voir détails plus bas) et nécessiteront des traitements pour limiter au maximum les douleurs post-opératoires. Les lésions neurotoxiques du striatum réalisées sous anesthésies générales sont connues pour induire une hypophagie pendant 24 à 48 heures après la chirurgie. Les expériences de manipulations chémogénétiques nécessiteront des injections intra-péritonéales de CNO.
Devenir
A l’issue de toutes les procédures, les animaux seront mis à mort afin de faire des examens histologiques de leur cerveau. Ces examens sont nécessaires pour quantifier l'expression des virus injectés (procédure #4) et la taille des lesions excitotoxiques (procédure #3 ) lorsque les animaux ont terminé les tests de comportements (procédures #1-2), ainsi que pour vérifier l'absence de malformation anatomique (les 4 procédures). Pour les souris destinées aux expériences d' électrophysiologie in vitro, la mise à mort est nécéssaire pour prélever le cerveau et réaliser les tranches.
Remplacement
Il n'y a pas d'alternative non-animale pour comprendre les mécanismes contrôlant le compromis exploration/exploitation. Nous allons cependant utiliser des modèles mathématiques pour analyser et simuler le comportement des animaux. Nous pourrons donc tester la validité de ces modèles et les modifier/améliorer. L'avantage des modèles est qu’ils permettent de réaliser des expériences in silico et de limiter le nombre d'animaux (voir ci-dessous). Ils permettent une quantification des données plus rigoureuse.
Réduction
Sans résultats préliminaires, il est impossible de prédire la taille des effets et donc le nombre d'animaux. Cependant en utilisant des analyses statistiques non paramétriques et des tests générant des intervalles de confiance (permutation et/ou bootstrap) et en se basant sur nos expériences antérieures, des groupes entre 8 et 20 animaux (moitié mâle, moitié femelle) devraient être largement suffisants. Clairement, nous ne nous attendons pas à ce que tous les animaux se comportent de la même manière. L'utilisation de modèles mathématiques pour capturer le comportement permet de bien caractériser cette variabilité interindividuelle et de faire des analyses de corrélations entre variables neuronales et comportementales. Là encore, un nombre d'animaux compris entre 8 et 20 doit permettre de voir apparaître des tendances de corrélations et le nombre d'animaux sera ajusté (si besoin un avenant sera fait).
Raffinement
Stress lié à la manipulation des animaux pendant les tests de comportement. Les animaux seront habitués progressivement à l’expérimentateur. Des sessions de familiarisation à l’environnement sont prévues. Pour les expériences chez le rat, la seule difficulté sera d'entraîner les animaux à traverser ce couloir lorsque le tapis roulant est en marche. Les animaux seront entraînés progressivement en commençant par des vitesses lentes. Le Stress lié à la restriction hydrique sera limité de deux manières. Les animaux recevront une quantité suffisante d'eau tous les jours. La durée et la difficulté des sessions comportementales seront adaptées à leurs besoins hydriques. Le poids des animaux sera vérifié quotidiennement, le matin et le soir, pour garantir qu'il reste stable et ne descende pas en dessous de 85 % du poids de l'animal avant la restriction hydrique. En cas de dépassement de cette limite, les animaux auront accès à de l'eau par leur biberon en quantité ad libitum, et ils ne reprendront les tests que si leur poids est supérieur à 85 % du poids avant la restriction. Pour les animaux subissant des injections intra-cérébrales de virus ou des injections d'agents excitotoxiques , les douleurs seront limitées par une chirurgie sous anesthésie générale, complétée par des antalgiques locaux et des analgésiques pré/post-chirurgie. Les rongeurs seront surveillés très attentivement en postopératoire pendant quelques heures (isolement avec lampe et couverture chauffante). Des injections de buprénorphine seront réalisées, en tenant que leur effet n'excède pas 12h. La cicatrisation et l’état général de ces animaux seront suivis attentivement tous les jours. Les points limites seront respectés si une souffrance est détectée (voir description des procédures). Suite aux lésions excitotoxiques du striatum, les animaux présentent typiquement un hypophagie pendant 48h. De la nourriture plus appétente est proposée dans la cage (croquettes mouillées, gelée énergétique). Pour limiter le stress associé aux injections IPs: 1) Avant les injections, les animaux seront habitués aux procédures 2) Si approprié (surtout pour les rats), les animaux seront brièvement anesthésiés (Isoflurane) et l’injection sera réalisée sur l’animal endormi. 3) Nous réduisons au minimum le nombre des injections intrapéritonéales.
Choix des espèces
La souris sera utilisée car il existe des lignées transgéniques qui permettent de cibler des circuits neuronaux spécifiques pour les manipulations chémo-génétiques. Les souris sont des "natural foragers". De plus, une partie du projet nécessite d'étudier la plasticité cortico-striatale après l'expérience d'une tâche de foraging avec différentes balances d’exploration/exploitation, avec des préparations ex-vivo établies chez la souris. Le projet s'intéresse à manipuler l'effort que doivent fournir les animaux pour obtenir des récompenses à l'aide d'un tapis roulant et d’examiner l’effet de ces manipulations sur les décisions et le contrôle de locomotion. Ces manipulations sont facilement réalisables sur le rat. Dans le futur, nous pourrions être amenés à faire des enregistrements d’activité électrophysiologique sur l’animal en comportement ce qui plus facile à faire chez le rat (stabilité des implants). Il est donc important que le travail comportemental soit fait sur cette espèce. Pour les expériences purement comportementales (avec on sans perturbations neuronales), les souris seront de jeunes adultes entre 8 et 14 semaines (handling à 8 semaines, durée maximale des tests de comportements : 6 semaines). Les rats auront entre 8 et 10 semaines au début des expériences (handling). La durée des tests comportementaux variera entre 1 et 2 mois (en fonction des paramètres manipulés). Certains rats les tests comportementaux avant et après lésions donc ils auront 6 mois à la fin de l'expérience. Les souris qui passeront les tests de comportement et qui seront utilisées pour les expériences d’électrophysiologie ex-vivo auront entre 5 et 7 semaines au moment des enregistrements électrophysiologiques et seront donc entraînées dans le test de foraging de P30-P45. L’utilisation de souris plus jeunes est nécessaire afin de maximiser le succès des expériences d'électrophysiologie ex-vivo (quantité et qualité des enregistrements en patch-clamp ex-vivo).
Validation d’un modèle animal de polyconsommation d’alcool et de cocaïne
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Opérés trente minutes sous anesthésie pour la pose d'un cathéter intraveineux à demeure, 300 rats mâles et femelles s'administrent ensuite eux-mêmes de l'alcool par voie orale et de la cocaïne par voie intraveineuse, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. L'expérience dure cinq à six mois, avec un taux d'attrition que le porteur estime à 20 %, et il s'agit de mettre au point un modèle de polyconsommation qui n'existe pas encore. Il liste après la chirurgie des risques d'inflammation, d'infection, de plaies dues à un toilettage excessif et de lâchage des points de suture. Il écrit ensuite n'anticiper aucune nuisance particulière pendant l'auto-administration de cocaïne et d'alcool, tous les rats étant tués à la fin pour prélever leur cerveau.
Objectifs
La polyconsommation est la norme, et non l'exception, chez les utilisateurs de drogues. Elle peut prendre plusieurs formes mais elle implique presque toujours le co-usage d'au moins un produit licite (par exemple, ingestion d'alcool) et d'une substance illicite (par exemple, inhalation ou injection intraveineuse de cocaïne). L'objectif principal de ce projet vise à développer et valider un modèle animal de polyconsommation d’alcool et de cocaïne. Il s’agira d’étudier l'influence du co-usage d'alcool sur le développement, le maintien et l’abstinence de la prise de cocaïne chez le rat. Des rats mâles et femelles auront un accès concomitant à l'alcool (par voie orale) et à la cocaïne (par voie intraveineuse). Pendant cet accès concomitant, ils pourront co-utiliser les deux substances librement avant de s'installer dans un profil de polyconsommation donné parmi les nombreux possibles (6 au total, en incluant la possibilité d’un mono-usage d’alcool ou de cocaïne). Ce projet de recherche est conçu pour permettre la découverte et l’étude de différents profils de polyconsommation d’alcool et de cocaïne, de leur développement et de leur fréquence relative, notamment en fonction du sexe (Objectif 1). Ce projet devrait également fournir d’importantes informations sur l'influence du co-usage d'alcool sur le développement initial, le maintien (Objectif 2), l’abstinence et la rechute de la consommation de cocaïne (Objectif 3). Enfin, ce projet permettra aussi la collecte et le stockage de tissus cérébraux issus d’individus ayant développé différents profils de polyconsommation pour des analyses neuromoléculaires futures.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus du projet sont essentiellement d’ordre scientifique. Le premier bénéfice sera la validation d’un modèle animal de co-usage d’alcool et de cocaïne. Un tel modèle n’existe pas actuellement. Les autres bénéfices attendus incluront le recueil d’informations uniques sur les différents profils de polyconsommation d’alcool et de cocaïne, sur leur développement, sur leur fréquence relative, notamment en fonction du sexe, et, à plus long terme, sur leurs corrélats moléculaires dans le cerveau. Enfin, ce projet devrait également fournir d’importantes informations sur l'influence du co-usage d'alcool sur le développement initial, le maintien et l’abstinence de la prise de cocaïne.
Procédures
Tous les rats seront soumis à une chirurgie intraveineuse de courte durée (30 min en moyenne) pour la pose d'un cathéter intraveineux à demeure. Cette chirurgie est effectuée sur couverture chauffante en conditions aseptiques alors que les animaux sont sous anesthésie chimique et sous analgésie.
Impact sur les animaux
Les animaux seront testés dans des procédures dont le degré de gravité ne dépassera pas le degré modéré. Bien que toutes les précautions soient prises afin de prévenir ou de minimiser les nuisances au maximum (anesthésie, analgésie anti-inflammatoire, conditions aseptiques, suivi post-opératoire…), il est possible que certaines nuisances ou effets indésirables puissent survenir suite à la chirurgie ou pendant l’auto-administration de cocaïne et d’alcool. Les nuisances attendues après la chirurgie comprennent : un possible risque d'inflammation ou d'infection ; une apparition de plaies dues à un toilettage excessif de la zone opérée ; une perte des points de suture avant cicatrisation complète. Nous n’anticipons pas de nuisances particulières pendant l’auto-administration de cocaïne et d’alcool mais les animaux seront sous surveillance pendant les premières séances de polyconsommation pour repérer et prévenir tout problème éventuel.
Devenir
Les animaux ayant complété toutes les procédures expérimentales seront mis à mort afin de prélever leurs cerveaux pour des analyses moléculaires futures.
Remplacement
Ce projet recourt exclusivement à l’utilisation du rat de laboratoire (Rattus Norvegicus, jeunes adultes, mâles et femelles), vivant en groupe dans un environnement enrichi. Ce recours à l’animal se justifie pour les raisons éthiques suivantes : 1) il n’existe pas encore de modèles mathématique ou in silico valides et réalistes permettant d’étudier ces relations causales et 2) les polyconsommations de substances dans l’addiction ne peuvent pas être récapitulées sur des lignées cellulaires (humaine ou animale) ou tout autre modèle in vitro cellulaire ou subcellulaire.
Réduction
Le nombre d'animaux nécessaire à la bonne réalisation du projet sera réduit au minimum. Ce nombre représente un compromis rationnel entre le principe de réduction, les contraintes expérimentales propres au projet et les différents objectifs à remplir. Pour répondre à chaque objectif du projet, il faudra deux cohortes de 50 rats chacune (une de mâles et une de femelles). Ce nombre permettra d’avoir assez d’individus répartis dans les nombreux profils de polyconsommation possibles (6 au total, en incluant la possibilité d’un mono-usage d’alcool ou de cocaïne), tout en tenant compte d’un taux d’attrition estimé à 20 pourcents après 5 à 6 mois d’expérience. Donc le nombre total d’animaux utilisés pour répondre aux trois objectifs du projet sera égal à 300 rats. Les résultats seront analysés grâce à des tests statistiques appropriés.
Raffinement
Les animaux seront logés par groupe de 2 dans des cages munies d’un environnement enrichi afin de limiter le stress et l’ennui. Toutes les chirurgies (30 min en moyenne par animal) seront réalisées sous analgésie (anti-inflammatoire non-stéroïdien), sous anesthésie chimique (mélange de kétamine et de xylazine) et en conditions aseptiques sur couverture chauffante. En fin de chirurgie, l’animal recevra une injection sous-cutanée de sérum physiologique (NaCl) pour favoriser la réhydratation. L’animal sera ensuite placé dans une cage de réveil sur une couverture chauffante jusqu’au réveil avec libre accès à l'eau et à la nourriture. Après le réveil complet, l'animal sera relogé dans sa cage de stabulation avec son congénère. Les animaux seront sous surveillance quotidienne afin de pouvoir détecter d’éventuels signes d'inconfort, de stress ou de douleur et y remédier rapidement. Nos méthodes d’interventions pour réduire ou supprimer l’inconfort ou la douleur seront gradées. Quand nous constaterons les premiers signes d'inconfort chez un animal, nous mettrons en place des mesures pour faciliter l'accès à l’alimentation (nourriture posée sur le sol de la cage). Si cela ne suffit pas, l’animal recevra plusieurs doses d’analgésique (anti-inflammatoire non-stéroïdien). L'animal sera aussi réhydraté par injection sous-cutanée de sérum physiologique (NaCl). Enfin, si cela ne suffit pas au bon rétablissement de l'animal, celui-ci sera mis à mort sans souffrance.
Choix des espèces
Le choix du rat de laboratoire (R. Norvegicus) constitue une sorte de compromis phylogénétique. Cette espèce est suffisamment proche d’H. Sapiens d’un point de vue phylogénétique (même classe [Mammalia], divergence de leur ancêtre commun il y a environ 100 millions d'années) pour servir de modèle animal valide des phénomènes d’addiction par rapport à d’autres espèces moins sensibles éthiquement (par exemple, les invertébrés, à l’exception sans doute des céphalopodes) et en même temps suffisamment éloignée par rapport à d’autres espèces plus sensibles (par exemple les primates non-humains). Les espèces invertébrées (par exemple, C. Elegans, D. Melanogaster, A. Californica) peuvent être utilisées pour élucider certains mécanismes neuronaux ou génétiques de certains effets comportementaux des drogues mais l’organisation nerveuse et comportementale de ces espèces est beaucoup trop éloignée de celle de l’être humain pour constituer des modèles animaux valides dans le domaine des addictions. Les animaux utilisés seront tous de jeunes adultes en fin d’adolescence au début des expériences (âge moyen 2 mois et demi). Cette période du développement correspond à la période de plus grande vulnérabilité face à l’addiction
Etude de l’effet d’un peptide antimicrobien sur le contrôle de l’homéostasie glucidique
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
512 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, et celles qui portent un cathéter jugulaire voient leur glycémie mesurée quinze fois en deux heures, avec huit prélèvements de sang. La queue est coupée au ciseau pour ces prélèvements, geste dont le porteur écrit qu'il entraîne une douleur. La moitié des souris reçoit pendant deux à quatre mois un régime hypercalorique qui les rend prédiabétiques, certaines subissent la pose d'un cathéter dans la veine jugulaire sous quarante-cinq minutes d'anesthésie générale, d'autres une inoculation par voie rectale que le porteur reconnaît pouvoir les blesser. Le bénéfice avancé tient en une phrase, la mise au point de traitements antidiabétiques à base de probiotiques, quand l'expérimentation court sur cinq ans.
Objectifs
De nombreuses bactéries vivent dans le tube digestif et composent ce que l’on appelle le microbiote intestinal. Ces bactéries produisent des petites molécules (les bactériocines) qui agissent comme des antibiotiques, et permettent aux bactéries qui les produisent de se défendre contre des bactéries dangereuses ou nocives. Nous avons sélectionné une bactériocine, produite naturellement dans l’intestin, qui pourrait avoir un effet bénéfique sur le microbiote intestinal et protéger du diabète de type 2. Nos résultats précédents nous ont permis de montrer que cette bactériocine est en partie dégradée dans les intestins ce qui diminue son efficacité. L’objectif de ce projet est de mettre au point une nouvelle formulation afin de protéger notre molécule lors d'un traitement par voie orale (le plus couramment utilisé chez l'Homme). Pour cela nous utiliserons deux approches : la première sera d’utiliser des nanoparticules, d’origine naturelle, pour entourer notre molécule et ainsi la protéger quand elle sera dans le tube digestif. Une seconde approche consistera à enrichir le microbiote intestinal de nos souris avec les bactéries qui produisent naturellement notre molécule. Nous utiliserons des souris pré-diabétiques et des souris diabétiques. Au cours de cette étude, qui durera 5 ans, nous utiliserons 512 animaux.
Bénéfices attendus
Ce projet pourrait permettre de mettre au point de nouveaux traitements antidiabétiques d'origine naturelle à base de probiotiques.
Procédures
Les animaux seront soumis aux interventions suivantes : 1. La moitié des animaux sera nourrie avec un régime hypercalorique pendant 2 à 4 mois, ainsi ces animaux deviendront prédiabétiques. 2. Les animaux seront opérés pour placer un cathéter dans la veine jugulaire. Ils seront opérés une fois, la chirurgie sous anesthésie générale dure 45 minutes. 3. Les animaux non opérés passeront deux scanners, à 7 jours d'intervalle, pendant lesquels ils seront immobilisés pendant 3 minutes. Ensuite ils seront utilisés pour faire des tests : deux fois pendant deux heures, à 7 jours d’intervalle. Ils seront gavés avec du glucose puis pendant 2 heures nous mesurerons leur glycémie 6 fois et nous prélèverons un petit volume de sang (au bout de la queue, 4 fois). Les animaux seront libres de leurs mouvements. Les animaux opérés suivrons un autre test : ils seront libres de leurs mouvements et porteront un collier. Pendant 2 heures nous mesurerons leur glycémie 15 fois et nous prélèverons un petit volume de sang (au bout de la queue, 8 fois). Il n’y aura qu’un seul test.
Impact sur les animaux
#1. Régime hypercalorique : Après 2 mois de régime hypercalorique les animaux ont un surpoids et présentent les premiers signes d'apparition du diabète de type 2 (intolérance au glucose et résistance à l'insuline). Concernant les souris diabétiques, la maladie entraîne une polyurie et une prise hydrique augmentée. #2. Traitement antibiotique : ce traitement peut entraîner des diarrhées et une éventuelle déshydratation. #3. Inoculation : L’inoculation par voie orale peut stresser les animaux. L'inoculation par voie rectale, pourrait blesser les animaux. #4. Test de tolérance au glucose et à l'insuline : Le gavage, l’injection intra-péritonéale et les prélèvements sanguins peuvent stresser les animaux. La queue des animaux sera coupée au ciseau, cela entraine une douleur. #5. Pose d’un cathéter dans la veine jugulaire : Plusieurs effets indésirables sont possibles. Des souris peuvent mal supporter l'anesthésie. La chirurgie peut entrainer des douleurs et des problèmes de récupération. #6. Mesure du renouvellement du glucose : le risque est de créer une hypoglycémie lors du test, si les niveaux de perfusion d’insuline et de glucose ne sont pas optimaux. #7. Ponction intra-cardiaque : L’animal sera stressé par l’injection sous-cutanée d’analgésiques.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure, car nous avons besoin de prélever leurs organes pour les analyser ultérieurement.
Remplacement
Notre projet correspond à un travail de phase préclinique visant à tester l'effet anti-diabétique d'une nouvelle molécule. C'est donc un passage obligé vers la clinique et l'Homme. Il n'existe pas actuellement de modèle in vitro permettant de reproduire la complexité d'un organisme vivant.
Réduction
Nous limiterons le nombre d’animaux par groupe à n=6 pour les tests métaboliques et n= 8 quand il y a des chirurgies, de façon à obtenir des résultats statistiquement fiables et pertinents. Toute fois nous devrons réaliser deux séries pour les tests métaboliques afin de s'assurer de la reproductibilité de nos résultats.
Raffinement
Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation. Les chirurgies sont réalisées sous anesthésie générale et la prise en charge de la douleur est prévue avant, pendant, et après l’opération. L’ensemble des procédures de ce projet visent à concilier une interprétation fiable des résultats et le respect du bien-être animal. Pour cela des points limites adaptés ont été définis pour chaque procédure.
Choix des espèces
Les souris ont une physiologie métabolique proche de l'Homme notamment en ce qui concerne la régulation de la glycémie; et sont souvent utilisées comme modèles de pathologies humaines, comme l'obésité et le diabète de type 2. De plus, nous voulons tester l'effet de notre molécule sur un modèle animal, dans la perspective de la tester ensuite dans une phase clinique humaine. Tous les animaux seront utilisés à partir de 8 semaines car nous souhaitons étudier la physiologie adulte.
Détermination du rôle des inhibiteurs iBETs dans l’homéostasie glucidique
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
Une glycémie au-dessus de 500 ou en dessous de 65 mg/dl fait tuer la souris, comme le cumul de plus de trois signes de douleur relevés dans la grille du porteur. 3 900 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour examen du pancréas. Elles reçoivent des injections répétées, des piqûres à la queue pour suivre leur glycémie, et un test final après cinq heures de jeûne avec six prélèvements sanguins successifs. Six âges sont étudiés, du quatorzième jour après la fécondation à huit mois, et le porteur écrit avoir calculé un effectif "aussi faible que possible" par des tests statistiques dont il ne donne aucun détail.
Objectifs
Le diabète résulte de la destruction des cellules fabricant l'insuline dont le rôle est de diminuer le taux de sucre sanguin. Cela conduit une augmentation du taux de sucre sanguin qui peut avoir de graves conséquences. Les traitement actuels consistent en l'injection d'insuline mais le maintien du taux de sucre sanguin n'est pas optimal. Il faut donc développer de meilleurs thérapies. Dans ce but, nous avons identifié des composés chimiques qui induisent la régénération des cellules productrices d'insuline, ce qui est d'intérêt pour les patients diabétiques. Cependant, ces résultats obtenus sur cellules doivent être validés sur l'animal.
Bénéfices attendus
Ce projet se propose de déterminer si ces composés pourraient induire une augmentation du nombre de cellules beta pancréatiques quand administrés à des animaux. Il est clair qu'une telle approche représenterait un bénéfice d'importance pour les personnes atteintes de diabète.
Procédures
Les animaux recevront des injections (chaque injection durant une dizaine de secondes). Des prélèvements sont prévus pour suivre le taux de sucre sanguin des animaux (1 goutte de sang). En fin d'expérience, il sera réalisé un test nécessitant une mise à jeun de 5 heures puis une injection d’un produit augmentant transitoirement la glycémie suivie de 6 prélèvements d’une très faible quantité de sang à la queue (classiquement, l'expérimentateur fait perler le sang et 6 "perles" sont ainsi utilisées pour lectures du taux de sucre sanguin) à des intervalles de temps de plus en plus longs (entre 15 et 120 minutes).
Impact sur les animaux
Les animaux vont développer un diabète très modéré (légère hyperglycémie). La source principale de nuisance est reliée aux piqures des animaux.
Devenir
Les animaux seront mis à mort pour examen des organes et du pancréas en particulier.
Remplacement
Le diabète est une maladie ayand plusieurs orgines (génétiques mais aussi environementales). Son apparition et sa gravité résultent donc de plusieurs défauts et son étude sur l’animal intact est essentielle et ne peut être remplacée.
Réduction
Nous utiliserons un nombre d’animaux aussi faible que possible (calculé grâce à des tests statistiques) mais permettant l’obtention de résultats exploitables sans besoin de répétition des expériences.
Raffinement
Durant toute la procédure, les animaux seront suivis afin d’évaluer d’éventuelles souffrances. L'expérience serait immédiatement arrétée en cas de souffrance mesurée comme suit: -Déplacement difficile -Diminution du comportement exploratoire Posture inhabituelle (dos vouté, prostration) -Agressivité -Amaigrissement > 10% du poids initial -Aspect du poil (piqué, hérissé, mal entretenu) -Déshydratation -Agressivité à la manipulation - Glycémie: >500 ou
Choix des espèces
Ce projet a pour but de déterminer les effets des nos composés dans un système biologique intégré. La souris correspond au meilleur compromis pour suivre sur le long terme l'action de ces molécules. En effet, la souris est très proche de l’homme pour ce qui est des mécanismes de régulation de la glycémie/du nombre de cellules beta pancréatiques. 6 âges seront évalués : 14 jours suivant la fertilisation, le jour de la naissance, 1 mois après naissance, 2 mois après naissance, 4 mois après naissance, 8 mois après naissance. Ces âges furent sélectionnés afin de représenter les différentes périodes de la vie : embryonnaire, jeunes, matures, âgés. En effet, l’un de nos objectifs est de déterminer si l’âge/le vieillissement pourraient impacter nos observations dans ces animaux.
Identification de traitements favorisant la cicatrisation d’une plaie cutanée chez des souris diabétiques de type 2 et études des mécanismes d’actions impliques
- Recherche appliquée
- Troubles sensoriels
- Recherche fondamentale
- Organes sensoriels
- Système immunitaire
1 008 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. 900 d'entre elles reçoivent pendant douze semaines un régime gras destiné à provoquer un diabète de type 2, les 108 autres étant diabétiques par modification génétique, puis chacune subit sous anesthésie l'ouverture d'une plaie dans la peau du dos, avec un dispositif de recueil implanté autour et un suivi de quinze à vingt jours. Le porteur signale que le régime gras rend souvent les souris agressives envers leurs congénères et que la plaie devient douloureuse quand l'animal doit s'étirer. Sur le remplacement, il décrit des tests sur cellules ayant servi à présélectionner les traitements, sans indiquer ce qui empêche d'aller plus loin sans animaux.
Objectifs
De nos jours, la cicatrisation des patients diabétiques et des sujets agés demeure un enjeu social et économique crucial. De précédents travaux ont démontré un retard dans la vitesse de cicatrisation chez différents modèles murins diabétiques, causé par un état inflammatoire persistant. Aucune stratégie thérapeutique n’a encore permis d’apporter de véritables solutions efficaces, dans l’amélioration de la vitesse de cicatrisation chez le patient diabétique de type 2. La compréhension de la dérégulation des mécanismes cellulaires et moléculaires du processus cicatriciel chez le diabétique représente donc un enjeu essentiel pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques.
Bénéfices attendus
Le dispositif placé sur le dos de l'animal permet de récolter in situ la totalité de l’exsudat présent sur la plaie. Cette méthode de prélèvement préserve l’intégrité morphologique et fonctionnelle de différentes populations cellulaires et de différents médiateurs contenus dans l’exsudat, permettant de suivre l’évolution de la phase inflammatoire et de sa résolution. Notre dispositif nous donne ainsi une vraie « image de la plaie » et de son environnement. Ce dispositif permet l’administration de solutions à travers un septum directement sur la plaie et plus particulièrement de nouveaux principes actifs pouvant agir sur la vitesse de cicatrisation. Ainsi, les avancées récentes sur la compréhension de la dérégulation de la cicatrisation chez les patients diabétiques, notamment sur l’implication des macrophages, et notre savoir-faire sur ces cellules, ouvrent de nouvelles perspectives quant aux stratégies expérimentales à développer. L’exploitation de nos résultats de recherche et l’utilisation de notre dispositif expérimental innovant rendent possibles : i) le test de nouvelles molécules par application topique et; ii) la caractérisation des populations cellulaires présentes aux différentes étapes de ce processus (phase inflammatoire, phase de résolution, phase de réparation) sur un même animal, et iii) l’étude de nouveaux mécanismes d’actions favorisant la cicatrisation chez le patient diabétique en déterminant des cibles thérapeutiques(animaux génétiquement modifiés, administration de cellules pro-resolutives ).
Procédures
Les animaux seront soumis à un régime gras afin d’induire un diabète de type 2 pendant 12 semaines (900 souris). Les animaux diabétiques soumis au régime gras (900) ou génétiquement diabétiques (108) subiront ensuite une procédure chirurgicale sous anesthésie permettant de créer une lésion cutanée dorsale et un dispositif non invasif sera implanté sur le pourtour de la plaie (1008 souris). La durée de l’anesthésie et de l’intervention est de 10min par animal. Les animaux seront suivis pendant 15-20 jours (observations de leur état général et suivi de la fermeture de la plaie par photographie). Les traitements cicatrisants seront administrés soit par injection intrapéritonéale (durée de quelques secondes), soit dans l’eau de boisson ad libitum ou par gavage (durée de quelques secondes), ou directement sur la plaie (durée de quelques secondes).
Impact sur les animaux
Les animaux soumis à un régime gras afin d’induire un diabète de type 2 présentent très souvent un comportement agressif vis-à-vis de leurs congénères. La formation de la plaie peut induire de la douleur et l’animal peut modifier son comportement en réduisant ces mouvements. Le traitement par voie topique commencera 3 jours post-lésion. Il sera appliqué une fois par jour jusqu’à la cicatrisation complète. Ce mode d’administration sera privilégié car le dispositif facilite le traitement topique et ne génère aucune souffrance à l’animal. Pour le traitement par gavage ou dans l’eau de boisson peuvent altérer la prise hydrique.
Devenir
A l’issue du régime hyperlipidique et du suivi de la plaie, les animaux seront sacrifiés afin de prélever les tissus cicatriciels à différents temps post-lésion.
Remplacement
Nous testerons plusieurs types de traitements par voie topique et par voie orale qui sont susceptibles de pouvoir améliorer la cicatrisation chez les patients diabétiques. Ces traitements, auront été présélectionnées via des résultats préliminaires réalisés en amont de ces études. Ces études sont basées sur des tests in vitro qui permettent d’appréhender les effets potentiels des traitements sur les processus cicatriciels (contraction, migration et prolifération cellulaires, différenciation…). Les cellules pro-résolutives auront également été sélectionnées en amont grâce à des tests in vitro au laboratoire (cellules myéloides et mesenchymateuses).
Réduction
Les résultats actuels ont permis de valider, en fonction des différents et nombreux paramètres à évaluer, qu’un nombre de 9 souris par lot est nécessaire afin d’acquérir des données suffisantes et permettre d’effectuer des tests statistiques fiables. L’expérience et les données déjà acquises sur des souris contrôles nous permettrons de comparer la fiabilité de nos données et d’éviter l’utilisation inutile d’animaux (éviter le double emploi).
Raffinement
Au cours du régime gras, les animaux seront pesés 1x/semaine. Au cours du processus de cicatrisation, une surveillance journalière sera effectuée afin de suivre le poids par une pesée mais aussi le comportement des animaux. La perte de poids (20% maximum), le changement de posture (recroquevillée, tremblement...), la modification d’activité (isolement, difficulté respiratoire) et l’aspect des poils sont des signes de douleurs qui seront des critères d’arrêt de l’étude. Bien que le dispositif n’entrave pas le mouvement des animaux, la plaie peut être douloureuse lorsque l’animal doit s’étirer. Suite à la création de la lésion cutanée pratiquée sous anesthésie sur le dos des animaux, des biberons avec embouts longs, ainsi que des croquettes humidifiées permettront de faciliter l’hydratation et la prise de nourriture de ces souris. Ces aménagements permettront de limiter les déplacements et les redressements des animaux pour se nourrir. L’expérimentation fait l’objet d’une procédure de suivi du bien-être des animaux adaptée à l’expérience et aux potentiels effets indésirables des procédures sur l’état de santé global des animaux.
Choix des espèces
Les souris représentent le modèle préclinique idéal. De plus, notre projet de recherche est basé sur l’utilisation des animaux génétiquement modifiés. Cette approche permettra d'étudier des mécanismes moléculairesafin de définir des cibles thérapeutiques. Il est également important de souligner que nous disposons chez la souris d’outils précieux (anticorps monoclonaux, etc …) qui sont indispensables pour disséquer les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués. De plus, le modèle de souris diabétique mime la physiopathilogie du diabète observée chez l'homme avec une inflammation chronique à bas bruit altérant les mécanismes de cicatrisations. Le diabète de type 2 est essentiellement observé à l’âge adulte. Des souris présentant un état diabétique spontané et une obésité caractéristique du diabète de type 2, comme rencontré chez l’homme, seront utilisées entre 7 et 12 semaines. Le modèle du diabète de type 2 sera induit chez des souris mâles âgées de 6-7 semaines (stade adulte) par un régime riche en graisses (régime diabétogène) pendant 12 semaines minimum. L’âge influençant la cicatrisation, les expérimentations pourront être effectuées sur des animaux âgées entre 12-20 mois.
Prolifération cellulaire saisonnière hypothalamique : analyse du rôle biologique sur la fonction de reproduction chez le hamster syrien et évaluation du mécanisme d’action de la mélatonine chez la souris
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système nerveux
- Système urogénital
Hamsters dorés : 452
452 hamsters dorés et 88 souris, soit 540 rongeurs, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré, tous tués à l'issue pour des prélèvements de tissus et d'organes. Jusqu'à 365 hamsters peuvent subir une opération d'environ deux heures, que le porteur juge "douloureuse et inflammatoire" sans dire en quoi elle consiste. Chaque semaine et pendant toute la procédure, des hamsters sont anesthésiés pour une mesure des testicules (432 d'entre eux) et une prise de sang (442), qui peut laisser ecchymoses, hémorragie ou infection, et ceux transférés en photopériode courte vivent ensuite seuls en cage. Certains passent des tests de mémoire et d'olfaction dont la méthode n'est pas décrite, et les 88 souris, que le porteur décrit comme mutées pour les récepteurs de la mélatonine, reçoivent toutes une injection éveillées 24 heures avant leur mise à mort. Le porteur juge l'étude de l'intégration des saisons par le système nerveux central "indispensable pour comprendre comment les différentes espèces, dont l'humain, s'adaptent aux cycles annuels de leur environnement".
Objectifs
Il est bien établi que les variations des concentrations de mélatonine nocturne permettent l’intégration des saisons au niveau de l’hypothalamus, une zone cérébrale connue pour contrôler la fonction de reproduction. L’hypothalamus comprend des cellules gliales spécifiques bordant le 3ème ventricule, appelées tanycytes, qui jouent un rôle important dans la physiologie saisonnière et dans la prolifération cellulaire. De récents résultats de l’équipe, obtenus chez le hamster syrien (rongeur saisonnier) indiquent que le nombre de cellules néoformées augmente rapidement après le transfert en photopériode courte (hiver, période de l’année où la durée du jour est plus courte que celle de la nuit). Cette augmentation de la prolifération cellulaire en photopériode courte a été préalablement observée chez une autre espèce saisonnière, la brebis et il a été montré qu’elle participait à la synchronisation saisonnière de la fonction de reproduction. La brebis se reproduit en photopériode courte (automne/hiver), contrairement au hamster qui se reproduit en photopériode longue (printemps/été), ce qui interroge sur le rôle de la prolifération cellulaire hypothalamique sur la fonction de reproduction du hamster. De plus, nous avons récemment observé que l’augmentation de la durée de production nocturne de mélatonine en photopériode courte entraine l’augmentation de cellules néoformées dans l’hypothalamus. De plus, notre étude montre également que la mélatonine n’agit pas classiquement via l’hormone thyroïdienne (T3) intra-hypothalamique, suggérant qu’elle pourrait agir directement via ses récepteurs MT1 et/ou MT2 , pour contrôler la prolifération cellulaire. Pour vérifier notre hypothèse d’un effet direct de la mélatonine, il est nécessaire d’utiliser des animaux génétiquement modifiés, présentant des mutations pour les récepteurs à la mélatonine (MT1 et/ou MT2), ce qui est possible uniquement chez la souris. Ainsi, ce projet vise à évaluer chez le hamster syrien le rôle biologique de la prolifération cellulaire dans l’hypothalamus sur la synchronisation saisonnière de la reproduction, et d’établir chez la souris les mécanismes d’action de la mélatonine sur la prolifération cellulaire saisonnière.
Bénéfices attendus
Ce projet nous aidera à mieux comprendre d’une part, les mécanismes d’action de la mélatonine sur la prolifération cellulaire hypothalamique, et d’autre part le rôle biologique de cette prolifération cellulaire saisonnière sur le contrôle annuel de l’activité de reproduction chez un mammifère saisonnier. En effet, la neurogenèse (formation de nouveaux neurones) chez les mammifères adultes est un sujet de recherche assez récent, c’est pourquoi la recherche des facteurs environnementaux influençant cette neurogenèse, comme ici les saisons, est nécessaire à la compréhension des mécanismes et du rôle biologique de celle-ci dans le cerveau adulte. Par ailleurs, ces travaux ont des implications cliniques car de plus en plus d’études montrent l’impact physiologique des saisons chez l’humain. Une étude a montré que les concentrations circulantes d’hormones liées au métabolisme, à la reproduction et à la croissance varient selon les saisons. L’étude des mécanismes d’intégration des saisons dans le système nerveux central est donc indispensable pour comprendre comment les différentes espèces, dont l’humain, s’adaptent aux cycles annuels de leur environnement.
Procédures
Les hamsters pourront être soumis à une procédure chirurgicale (n=365, d’une durée d’environ 2h00) effectuée sous anesthésie générale. La mesure de la taille des testicules (n=432) et le prélèvement de sang (n=442) des hamsters (sera effectuée sous anesthésie générale hebdomadairement, d’une durée d’environ 2-3 minutes par animal, durant la totalité de la procédure. Certains hamsters seront soumis à des tests comportementaux (1 à 2 fois) afin d’évaluer la mémoire et l’olfaction (durée d’1 semaine pour chaque type de test). L’hébergement en cage individuelle aura lieu suite au transfert en photopériode courte jusqu’à la fin de la procédure expérimentale. La totalité des souris (n=88) et certains hamsters seront soumis à une injection sur animal vigile, une seule fois, 24 heures avant la mise à mort.
Impact sur les animaux
Les nuisances suivantes sont attendues : 1) l’intervention chirurgicale est jugée douloureuse et inflammatoire, et donc entrainer une perte de poids post-opératoire ; 2) la préhension de l’animal afin d’effectuer les injections intrapéritonéales pourra engendrer un stress et une irritation de la zone injectée ; 3) les prélèvements de sangs récurrents pourront induire une irritation, une douleur légère, des ecchymoses, une hémorragie, une compensation temporaire via le membre opposé pour se déplacer ou une infection ; 4) les tests comportementaux peuvent induire un stress aigu.
Devenir
Pour répondre aux questions scientifiques posées, il est nécessaire de mettre à mort 540 animaux, soit 452 hamsters syriens et 88 souris. Les animaux seront mis à mort afin de prélever des tissus et organes pour des analyses post-mortem.
Remplacement
Ce projet est donc une étude de physiologie intégrée, reposant sur un dialogue entre le cerveau et le corps. Par conséquent ce projet ne peut pas être réalisé chez des invertébrés, des lignées cellulaires ou des modèles biomathématiques. Dans ce contexte nous ne pouvons pas proposé d’alternatives pour des études préliminaires dans des modèles hors-champs.
Réduction
Pour chaque procédure expérimentale, le nombre d’animaux par groupe a été réduit au maximum en tenant compte des variabilités interindividuelles et des règles statistiques en vigueur, nous permettant d’obtenir des résultats fiables et robustes. Ces résultats seront analysés à l’aide des tests statistiques appropriés. Les études préparatoires sont mises en place afin de maitriser et d’améliorer les gestes techniques ce qui permettra de réduire le nombre d’animaux dans la procédure en elle-même. Dès que l’expérience s’y prête, un suivi longitudinal a été privilégié. C’est-à-dire que le même animal sera suivi pour cette variable sur plusieurs semaines, cela permet une réduction du nombre d’animaux nécessaire.
Raffinement
Les hamsters et les souris seront hébergés en groupes sociaux ou seront isolés, en fonction des contraintes des protocoles expérimentaux. Pour limiter le stress, les cages seront enrichies avec du matériel de nidation, un bâton à ronger, et avec apport d’eau et de nourriture à volonté et un tunnel. Ce tunnel sera utilisé pour déplacer les animaux lors du change ou pour capturer l’animal. Après leur arrivée à l’animalerie, les souris auront une semaine pour s’habituer à leur nouvel environnement, sans manipulation. Puis, ils seront manipulés quotidiennement pendant 1 semaine avant le début des procédures expérimentales. Toute procédure invasive est réalisée sous anesthésie/analgésie et après entrainement au geste technique. Tous les animaux seront observés et pesés hebdomadairement. Des points limites ont été établis afin de d’identifier les animaux en souffrance et de pouvoir les y soustraire.
Choix des espèces
Le hamster syrien est un modèle de rongeur saisonnier dont les mécanismes neuroendocriniens impliqués dans la physiologie saisonnière sont largement étudiés. De récents résultats ont montré l’existence d’une prolifération cellulaire hypothalamique induite par un transfert en photopériode courte (hiver). Par conséquent, il est opportun d’utiliser la même espèce pour analyser le rôle biologique de cette prolifération saisonnière, d’autant que nous maitrisons les procédures expérimentales proposées chez cette espèce. Des injections quotidiennes de mélatonine pendant 1 semaine augmentent la prolifération cellulaire hypothalamique chez le hamster. La détermination de sites d’action de la mélatonine nécessite des individus mutés pour les récepteurs de la mélatonine. Comme nous ne disposons pas de ces outils génétiques chez le hamster, nous utiliserons des souris mutées pour les récepteurs à la mélatonine. Pour cette étude, nous utiliserons des hamsters syriens jeunes adultes (3-8 mois), et des souris mâle jeunes adultes (7-8 semaines), période où la maturité sexuelle est optimale.
Recherche d’agent d’imagerie pour discriminer la Maladie d’Alzheimer et le Diabètes de type 2
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
Pour tester ex vivo des agents d'imagerie censés distinguer la maladie d'Alzheimer du diabète de type 2, des souris sont élevées jusqu'à différents stades de la maladie, entre 2 et 12 mois, puis tuées pour fournir leur sang et leurs tissus. 210 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger ou sans réveil. Toutes subissent une biopsie de l'oreille pour le génotypage, et celles des lignées diabétiques développent une hyperglycémie à partir de 2 mois et peuvent perdre du poids. Aucune sonde ne leur est injectée de leur vivant. Le porteur détaille 120 souris pour l'étude sur la maladie d'Alzheimer et 80 pour celle sur le diabète, soit 200, sans expliquer les 10 souris restantes.
Objectifs
Le diabète de type 2 (DT2) et la maladie d'Alzheimer (MA) mettent en jeu des fibres amyloïdes, agrégats de protéines spécifiques de chaque pathologie. La détection par imagerie de ces fibres est importante à la fois pour le diagnostic et pour la compréhension des mécanismes moléculaires de ces maladies. Malgré le grand nombre d'agents d'imagerie existants pour la détection des pathologies à amyloïdes, aucun n'a jusqu'à présent montré de sélectivité permettant de discriminer les agrégats du DT2 et de la MA. Comme de plus en plus de données suggèrent l’influence de chaque pathologie sur l'incidence de l’autre, leur discrimination sélective devient importante pour leur diagnostic et le développement de potentiel traitement. Avec ce projet, nous avons l'intention de contribuer à ce domaine émergent en développant des outils sélectifs (sondes spécifiques de chaque agrégats), qui pourront servir d’agent d’imagerie pour le diagnostic. Ces outils chimiquement produits sont testés au préalable sur des agrégats de chaque pathologie in vitro. Seuls ceux ayant une capacité de reconnaissance spécifique seront testées sur des tissus post-mortem de modèles animaux rongeurs.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à développer à terme des outils d'imagerie sélectifs contre les agrégats qui sont intrinsèquement liés et impliqués dans la MA et le DT2. Avec les preuves émergentes d'une influence sur l’incidence d’apparition de la MA chez les diabétiques et inversement d’un diabète chez les patients MA, le développement d'outils de diagnostic pouvant sélectivement les différencier devient primordial pour engager des traitements appropriés et personnalisés.
Procédures
Au moment de l’euthanasie les souris seront analgésiées 30 minutes avant de procéder à l’anesthésie. Dans ce projet il n’y a pas d’injection in vivo d’agent d’imagerie. Les tissus sont prélevés post-mortem chez les animaux pour faire des tests ex vivo. Tous les animaux seront systématiquement génotypés à partir d’une biopsie à l’oreille (durée moins d’1 min)
Impact sur les animaux
Les modèles animaux rongeurs diabétiques développent une hyperglycémie à partir de 2 mois et peuvent perdre du poids. Identification des animaux par punch à l’oreille (douleur légère et de courte durée)
Devenir
Les modèles animaux utilisés dans l’étude seront tous euthanasiés pour collecter le sang à des fins de suivi de marqueurs des pathologies, des tissus pour tester le bon ciblage des agents d‘imagerie avec les agrégats présents dans chaque pathologie afin de s’assurer que le diagnostic est pertinent.
Remplacement
Le projet porte sur l’étude de pathologies chroniques et à évolution progressive. L’étude de l’influence de la maladie d’Alzheimer sur le développement du diabète, et inversement, est abordée en première instance in vitro, mais il est ensuite important, pour vérifier nos données, de passer sur des modèles animaux rongeurs des 2 pathologies pour valider le potentiel discriminant de ces sondes in situ.
Réduction
Dans ce projet, plusieurs temps d'étude sont considérés pour prendre en compte l'évolution des pathologies. Afin d’obtenir des résultats statistiquement robustes, chaque groupe de souris (pathologique ou non) comporte 10 individus hébergés de façon mixte pathologique et non-pathologique. L’évolution des 2 pathologies et de leur incidence chez les hommes et les femmes étant différentes, l’étude considère les 2 sexes. Pour l’étude sur la MA, 3 temps au cours de la pathologie seront étudiés (3, 6 et 12 mois), ce qui engage 60 mâles et 60 femelles. Pour l’étude sur le DT2, 2 temps au cours de la pathologie seront étudiés (2 et 4 mois), ce qui engage 40 mâles et 40 femelles. ..
Raffinement
Les animaux sont hébergés en groupe dans un environnement enrichi: petites maisons en plastique, matériel de nidification et buchettes à ronger. L’application de critères d’arrêt et le suivi quotidien des animaux hébergés permettent de garantir leur bien-être. L’état de santé des animaux sera surveillé quotidiennement par les zootechniciens et les personnes intervenant dans ce projet (état général) tout au long de l’étude, avant leur euthanasie, ce qui nous permettra d’intervenir immédiatement et de manière appropriée dès le moindre signe de souffrance. Les modifications de comportement et l’état général des animaux seront surveillés quotidiennement, les points limites seront estimés à l’aide d’une grille d’évaluation du bien-être animal spécifique au projet. Un arbre décisionnel est mis en place permettant d’intervenir en cas de douleur, par administration d’un analgésique par période de 6/8h et sur au moins 48h afin d’atténuer la douleur, voire d’euthanasier l’animal, mettant un arrêt à son expérimentation. Dans ce cas les tissus seront prélevés pour être analysés.
Choix des espèces
L’objectif du projet est d’étudier l’influence de la maladie d’Alzheimer sur le développement du diabète de type 2 et inversement. Les modèles animaux rongeurs de chacune de ces pathologies utilisés dans ce projet reproduisent respectivement ces 2 maladies. Ils sont appropriés car ils expriment des facteurs humains qui reproduisent certains caractères de chaque maladie au cours du vieillissement. Les stades étudiés au cours du projet correspondent 1/avant le développement ou au début de la pathologie et 2/ à un stade où la maladie est installée.
Evaluation pré-clinique de nouvelles cibles et molécules anticancéreuses seules ou associées dans les modèles murins de mélanome uvéal (MU)
- Recherche appliquée
- Cancers
- Recherche fondamentale
- Oncologie
Injectées de cellules de mélanome uvéal humain dans le derme du flanc, 500 souris voient leur tumeur primaire retirée pour laisser les métastases se former, et 180 autres reçoivent ces cellules directement dans la rate au cours d'une intervention de trente minutes sous anesthésie. Elles reçoivent ensuite des molécules par voie orale ou injectée, d'une fois par semaine à deux fois par jour, subissent une imagerie sous anesthésie toutes les deux semaines puis chaque semaine, et des prélèvements sanguins au sinus rétro-orbital. 743 souris sont utilisées au total, dans des procédures toutes déclarées d'un niveau de souffrance sévère. Celles qui perdent plus de 18 % de leur poids entre deux évaluations sont tuées dans les 72 heures si leur état ne s'améliore pas, les autres à la fin de la procédure pour des analyses post-mortem.
Objectifs
Le cancer reste parmi les premières causes de décès dans le monde. Le mélanome de l’uvée est un cancer rare de l’adulte avec une incidence de 500 à 600 nouveaux cas par an en France. Même s’il existe des traitements efficaces pour éliminer la tumeur primaire (chirurgie ou radiothérapie), aucun traitement n’existe actuellement contre la phase métastatique de la maladie. L'évaluation des nouvelles thérapies disponibles aujourd'hui nécessite le développement des modèles pertinents. Un modèle métastatique a été développé dans le laboratoire suite à l’injection de cellules tumorales humaines sur souris ce qui permet la réalisation d’études pharmacologiques dont le potentiel prédictif clinique est très élevé. Ce modèle nous a permis d’observer le développement de métastases principalement au niveau hépatique mais également au niveau péritonéal dans certains cas. Ainsi elles constituent un outil primordial pour tester l’efficacité de nouveaux médicaments ou encore de nouvelles combinaisons ou schémas d'administration de médicaments. Ces essais précliniques ont différents objectifs : déterminer le type tumoral qui présentera le plus de bénéfice au traitement, déterminer les combinaisons et les fréquences d’administration qui seront les plus efficaces mais également effectuer des études moléculaires de la tumeur qui permettront d’expliciter le mécanisme d’action des molécules testées ou encore les mécanismes de résistance de ces tumeurs par rapport à ces thérapeutiques. Ces essais précliniques sont des phases préliminaires aux phases cliniques. Ils permettent d’orienter les développements futurs des nouvelles molécules et d’optimiser des traitements qui seront ensuite utilisés chez l’homme. Les modèles murins de mélanome uvéal de notre laboratoire représentent des tumeurs générées par injection de lignées cellulaires humaines tumorales. Ces tumeurs représentent la diversité de la maladie chez l’homme et sont utilisées dans le cadre de collaboration avec des partenaires pour évaluer des nouvelles drogues. L’évaluation de l’effet de ces molécules comprend l’étude de la tolérance qui permet de déterminer la dose des molécules ou des associations de molécules sur de petits groupes d’animaux jusqu’à l’étude de l’efficacité anticancéreuse de ces mêmes molécules.
Bénéfices attendus
Le mélanome uvéal (MU) est un cancer rare de l’adulte avec une incidence de 500 à 600 nouveaux cas par an en France. Dans la grande majorité des cas, le mélanome uvéal apparait suite à une surprolifération des mélanocytes au niveau de la choroïde, qui est une des couches de la paroi du globe oculaire. Mais il peut également survenir dans deux autres couches de l’œil, l’iris ou le corps ciliaire. Il représente 5% de tous les mélanomes et se distingue du mélanome cutané au niveau biologique et génétique. Il existe des thérapies efficaces comme la chirurgie et la radiothérapie pour éliminer la tumeur primaire. Cependant plus de 30% des patients développent des métastases principalement au niveau hépatique et péritonéal. Malheureusement il n’existe actuellement aucun traitement de référence contre la phase métastatique de la maladie. A la fin de l’expérience la tumeur primaire et les métastases seront prélevées pour étude post-mortem. Une partie sera congelée à sec pour analyse génomique et une autre sera fixée pour analyses histologiques. Le but de ces expériences in vivo est donc dans un premier temps de comprendre les mécanismes impliqués dans le développement du MU (croissance de la tumeur primaire ainsi que des métastases). Cette étude a également pour but de trouver un traitement afin de lutter contre la croissance de la tumeur au niveau de sa localisation initiale mais surtout d’évaluer l’efficacité de différentes « molécules actives » ou nouvelles cibles thérapeutiques sur le développement métastatique de la maladie. Ces avancées sont indispensables et majeures afin d’augmenter le pourcentage de survie des patients.
Procédures
>Injection intradermique sur animal vigile de cellules dans le derme de la souris au niveau du flanc droit / 1 fois en début d’expérience- 10 secondes / 500 souris >Injection intrasplénique sur animal anesthésié de cellules / 1 fois en début d’expérience / 180 souris. Durée de l’anesthésie : 30 minutes >Imagerie sur souris anesthésiées en gazeuse après injection de sonde colorimétrique en intrapéritonéal / 1 fois toutes les 2 semaines puis une fois par semaine tout au long de la procédure / 680 souris. Durée de l’anesthésie : 30 minutes maximum >Prélèvements sanguins sur animal vigile ou sous anesthésie gazeuse au niveau du sinus rétro-orbital / 1 fois en début d’expérience et 1 fois en fin d’expérience avant sacrifice / 680 souris - 20 secondes et durée avec anesthésie : 3 minutes >Injection/ingestion de molécules chimiques sur animal vigile / de 1 fois par semaine à 2 fois par jour selon le traitement tout au long de la procédure / 743 souris -10 secondes
Impact sur les animaux
Les nuisances attendues lors des procédures chirurgicales seront celles liées à l’incision de la peau (nuisance modérée) ou du péritoine ou bien l’exérèse de la tumeur primaire (dans le but de développer les métastases par l’animal) (durée 5 minutes pour enlèvement de la tumeur primaire et 30minutes pour injection intrasplénique et souture de la péritoine (nuisance sévère). Lors des anesthésies, une baisse de température corporelle est observée chez la souris (nuisance légère) Des prélèvements de sang seront faits en sinus retro orbital sur animal anesthésié : durée 20 secondes et durée avec anesthésie : 3 minutes (nuisance légère) Les injections de cellules en intradermique ou l’administration de molécules par voie orale, intrapéritonéale, intraveineuse ou sous-cutané ou intramusculaire, ou enfin injection de la molécule pour visualiser les métastases ne provoquent pas de douleur chez les animaux au-delà de l’injection elle-même (durée10 sec maximum, nuisance légère). Par ailleurs, la croissance des tumeurs greffées au niveau des différents sites, pourraient provoquer une perte de poids ou une gêne pour se déplacer. Si une perte de poids rapide est observé (>18%) entre 2 évaluations, sans la présence de tumeur apparente, et qu’elle ne peut être récupérée par l’alimentation riche dans la cage et l’hydratation par voie sous-cutanée, cela est un signe de développement des métastases. Dans ce cas l’animal est euthanasié dans les 72h si aucune amélioration n’est observée (la perte de poids peut être considéré comme modérée et sévère si apparition de métastases). Pour visualiser les métastases on utilise l’imagerie sur souris anesthésiées en gazeuse après injection de sonde colorimétrique en IP (durée max 10 secondes) sous un volume de 100µL / 1 fois toutes les 2 semaines puis une fois par semaine tout au long de la procédure. Durée de l’anesthésie : maximum 30 minutes (la nuisance de l’imagerie est légère pour l’animal).
Devenir
Dans chaque procédure, les animaux sont mis à mort pour des analyses post-mortem
Remplacement
L’efficacité antitumorale de tous les traitements est préalablement évaluée sur des cultures cellulaires (système in vitro). Seules les molécules ayant montré une efficacité in vitro sont alors ensuite utilisées in vivo. En effet il est nécessaire de valider l’effet observé dans un système intégré et tenant compte de la complexité d’un organisme vivant avec les multiples interactions, la toxicité possible ou encore la difficulté de la molécule à atteindre sa cible. L’injection de lignées cellulaires tumorales constitue l’outil d’analyse pharmacologique des nouveaux composés le plus proche de l’utilisation clinique aujourd'hui. Pour sélectionner les meilleurs composés antitumoraux, l'évaluation préclinique est une étape importante dans le développement d'un médicament avant son utilisation clinique. Cette évaluation conduit à optimiser les modalités thérapeutiques, prédire les effets du médicament en association et identifier des marqueurs de réponse ou de résistance. Les effets des thérapies testées sur la dissémination métastatique et sur les cellules initiatrices de tumeurs sont également étudiés.
Réduction
En se basant sur notre expérience, pour les expériences de toxicité, l’utilisation de 3 souris/dose est le minimum suffisant pour déterminer les effets secondaires des molécules. Dans les expériences d’efficacité, le nombre de souris correspond au nombre minimal requis pour avoir une différence significative. Ce nombre tient compte du taux de prise tumorale et l’hétérogénéité des réponses des animaux.
Raffinement
Les injections de cellules tumorales par voie intradermique sont peu invasives, avec un suivi de croissance tumorale facile et avec peu de manipulation. Les différentes procédures seront mises en œuvre de façon à engendrer le minimum de contraintes et de douleur aux animaux : - utilisation d’anesthésiques et d’analgésiques systématique lors des chirurgies. - Réduction de l’hypothermie lors de la chirurgie : tapis ou lampe chauffante - Addition d’alimentation hydraté en post-opératoire si besoin, hydratation supplémentaire de l’animal si perte de poids ou difficulté à se déplacer après chirurgie. - Si l’animal montre des signes de douleur des antalgiques lui seront administrés. - Les animaux seront surveillés pendant 24h lors des chirurgies. Par la suite, les animaux sont surveillés minimum 1 fois par semaine par le personnel. Pour faciliter le suivi des métastases nous allons utiliser l’imagerie dans la mesure du possible. Les traitements par différentes voies sont peu invasifs et se font sur animaux vigiles ; néanmoins si des signes de douleurs apparaissent lors de l’administration d’une molécule, celle-ci sera administrée sous anesthésie générale gazeuse. Une grille de score permettra d’évaluer de manière objective l’état des animaux et de définir les points-limite.
Choix des espèces
Le choix de l’espèce a été fait pour plusieurs raisons : - La souris est un mammifère comme l’Homme et sa physiologie est proche de celle de l'Homme. - La réglementation demande à ce que tout développement de médicaments soit testé chez deux modèles animaux différents avant toute administration chez l’humain. La souris est le modèle le plus utilisé en première instance et il permet d’acquérir un grand nombre d’informations pour un investissement contrôlé. - L’existence de souches immunodéficientes chez la souris permet la greffe de cellules humaines sans risque de rejet. Cette greffe de cellules humaines est plus difficile dans d’autres espèces (le Zebrafish est moins permissif) Jeune adulte : L’injection a lieu entre 5 à 8 semaines. Les souris ont ainsi fini leur croissance mais sont suffisamment jeunes pour que la tumeur greffée puisse prendre sur les animaux car l’immunodéficience pourrait diminuer avec l’âge. De plus le temps de croissance des cellules tumorales MU est long ainsi que l’apparition des métastases. Les animaux à cet âge supportent également mieux le transport à partir de l’élevage jusqu’à l’animalerie ainsi que l’anesthésie, la chirurgie et les traitements
Tests précliniques de molécules d’imagerie à base d’anticorps dans des modèles murins de transplantations de cellules tumorales exprimant la mésothéline.
- Recherche appliquée
- Cancers
- Recherche fondamentale
- Oncologie
Immunodéprimées pour que des cellules tumorales humaines prennent sans être rejetées, 272 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune reçoit une greffe de cellules exprimant la mésothéline sous anesthésie, puis des séances d'imagerie par bioluminescence également sous anesthésie, et 24 d'entre elles un prélèvement sanguin. Le porteur écrit qu'elles développeront une pathologie humaine potentiellement grave et que l'anesthésie, les pesées et les mesures de masse tumorale peuvent être source d'angoisse. Toutes sont tuées pour que leurs organes soient examinés en imagerie ex vivo, l'objet étant de mettre au point un agent d'imagerie servant à présélectionner les patients éligibles à une thérapie ciblée.
Objectifs
Combiner l’imagerie des tumeurs et un traitement ciblé constitue une avancée prometteuse dans le domaine de la médecine personnalisée, c'est-à-dire adaptée à chaque patient. Cette combinaison d’approches se base sur l'utilisation d’une même cible tumorale pour, à la fois, guider la pré-sélection des patients susceptibles de mieux répondre au traitement ciblé et suivre l’effet du traitement et l'évolution de la maladie. La mésothéline est une protéine présente en grande quantité dans divers cancers agressifs tels que ceux des ovaires, du pancréas, du sein triple négatif et des poumons, pour lesquels les options thérapeutiques sont limitées. En raison de sa forte expression dans les tumeurs et de son rôle dans le développement tumoral, la mésothéline est une cible intéressante. Les anticorps à un seul domaine sont des molécules attrayantes en raison de leur petite taille, de leur courte demi-vie sérique, de leur spécificité et de leur modularité. Ils sont utilisés pour développer de nouveaux traitements et des agents d’imagerie non invasive. Des anticorps à un seul domaine ciblant la mésothéline ont été utilisés pour développer des agents d'imagerie non invasive afin de faciliter le diagnostic des patients atteints de cancer sur-exprimant la mésotheline. Après une caractérisation in vitro approfondie sur des différents modèles cellulaires, la capacité des molécules candidates à cibler spécifiquement les tumeurs sera évaluée in vivo sur des modèles murins porteurs de greffes de cellules tumorales humaines exprimant la mésothéline. Ces avancées pourraient ouvrir de nouvelles perspectives dans le diagnostic et le traitement des cancers associés à la surexpression de la mésothéline.
Bénéfices attendus
Les retombées à venir et les bénéfices attendus de ce projet sont importants car dans une perspective de thérapie ciblée des cancers exprimant la mésothéline, le développement d’agents d’imagerie spécifiques de la mésothéline comme test compagnon pour prédire l'éligibilité des patients, suivre la réponse au traitement, surveiller l’évolution de la maladie l’évolution ou pour guider en temps réel l’exérèse des tumeurs au cours d'une intervention chirurgicale est d'une importance croissante.
Procédures
L’ensemble des animaux recevra l’administration de candidats diagnostiques et subira une transplantation de cellules tumorales sous anesthésie (durée= 6 à 10 minutes/souris). Le ciblage tumoral par les composés sera effectué par imagerie optique par bioluminescence, un procédé non invasif mais nécessitant l’anesthésie des souris (durée= 6 à 10 minutes/souris). Enfin, 24 animaux sur les 272 prévus dans ce projet subiront également un prélèvement sanguin (durée = moins d’1 minute) à l’aide de matériel dédié aux rongeurs.
Impact sur les animaux
Les animaux seront transplantés avec des cellules tumorales et développeront donc une pathologie humaine potentiellement grave. L’ensemble des animaux recevront des molécules candidates pour de l’imagerie optique de tumeurs. L'anesthésie des souris nécessaire à l’imagerie et à la transplantation, les pesées et les mesures de masse tumorale peuvent être source d'angoisse.
Devenir
L'ensemble des animaux de cette étude sera mis à mort à la fin des étapes expérimentales pour des raisons de caractérisations ex vivo par imagerie sur les organes.
Remplacement
Le projet in vivo est dans la continuité d’études réalisées in vitro. Le passage au modèle in vivo est une étape indispensable avant d’envisager un essai thérapeutique chez des patients. Nous avons besoin d’un modèle pertinent permettant de reproduire au mieux, non seulement la complexité du développement tumoral d’un point de vue phénoménologique, mais également la biodistribution des molécules candidates.
Réduction
Les études in vivo ne seront réalisées que sur les molécules candidates qui auront démontré une efficacité maximale in vitro. Nous utiliserons le nombre minimum d’animaux requis pour obtenir des résultats statistiquement interprétables et atteindre l’objectif scientifique du projet, à savoir démontrer que l’effet de nos molécules est significatif par rapport aux groupes contrôles. De plus, lorsque ce sera possible, nous mutualiserons les groupes contrôles. La comparaison de différentes conditions expérimentales se fera par des tests statistiques adaptés aux petits échantillons.
Raffinement
Les procédures d’implantation des cellules tumorales et d’imagerie par fluorescence seront réalisées sous anesthésie volatile. Afin d’améliorer le bien-être animal au cours de notre étude, les besoins physiologiques des animaux seront respectés (nourriture ad libitum, cages propres, enrichissement, stabulation en groupe). Les animaux seront hébergés dans des salles dont les paramètres d’ambiance sont contrôlés (température : 20-22°C ; renouvèlement d’air : 15 volumes/heure; éclairage artificiel : 12h jour/12h nuit). Afin de respecter leur instinct grégaire, les souris seront stabulées par petits groupes de 3 à 5 dans des cages dont l’environnement est enrichi à l’aide de copeaux de bois compactés, de coton et de dômes en carton. Les animaux feront l’objet d’une surveillance quotidienne par du personnel compétent afin de détecter précocement toute altération du bien-être animal. L’apparition de signes d’inconfort ou d’éventuelle souffrance nous conduira à choisir l’action appropriée (comme par exemple l'apport d'un analgésique) à mener en fonction d’une grille de score du bien-être.
Choix des espèces
Le recours à l’expérimentation animale se justifie par l’impossibilité réglementaire de conduire ce type d’études chez l’homme sans données précliniques solides. Nous avons retenu le modèle murin car l’accessibilité à des lignées murines immunodéficientes constitue un avantage déterminant pour le développement de tumeurs humaines chez un individu hôte d’une espèce différente. Nous utiliserons les paramètres décrits dans la littérature et dans nos propres études, pour ce type de modèle d’injection de cellules tumorales humaines, c’est à dire des souris « jeunes adultes » âgées de 6 à 12 semaines au moment de la greffe.
Utilisation de refuges et adaptation des alevins de saumon aux étiages
- Conservation des espèces
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système endocrinien
Marqués à l'élastomère sous anesthésie à la base de la nageoire dorsale, 360 alevins de saumon atlantique sont répartis dans douze sections d'un chenal, la moitié subissant pendant un mois un débit d'étiage abaissé de 25 à 10 litres par seconde. Ils sont ensuite capturés à la pêche à l'électricité, puis enfermés seuls quatre heures en chambre respirométrique, dont une heure pendant laquelle l'oxygène de l'eau baisse jusqu'aux premiers signes d'agitation. 60 autres alevins sont tués dès le début de l'expérience pour servir de témoins, ce qui porte à 420 le nombre de saumons utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Tous sont tués, le porteur indiquant que le sang, le muscle et le foie ne peuvent être prélevés sur des animaux vivants.
Objectifs
L'objectif du projet est de déterminer si en cas d'étiage sévère, l'utilisation de refuges par les saumons juvéniles atténue les effets négatifs de la baisse de débit sur leur croissance et leur survie. Les étiages réduisent la surface d'habitat disponible pour les organismes aquatiques, et altèrent la qualité physico-chimique des cours d'eau. A court terme, l'ajustement comportemental (par exemple l'utilisation de refuges comme des zones profondes) pousse les individus des zones les plus défavorables vers des habitats plus cléments. A plus long terme, si la survie des individus dépend de leurs caractères physiologiques (comme le métabolisme de repos) et que ces caractères sont héréditaires, la sélection naturelle conduira à l'adaptation Darwinienne des populations au fil des générations. Pour atteindre cet objectif scientifique, nous travaillerons avec 420 saumons juvéniles (7 mois post-fécondation) obtenus auprès d'une pisciculture élevant des alevins à partir de géniteurs sauvages pour le renforcement des populations naturelles. Le principe général de l'expérience est de répartir 360 de ces alevins dans 12 sections d'un chenal expérimental où la disposition des cailloux et le débit d'eau seront manipulés, de sorte qu'après un mois d'habituation à un débit normal (25 l/s) la moitié des alevins seront exposés pendant un mois supplémentaire à un débit normal (25 l/s) et l'autre moitié subiront un débit d'étiage (10 l/s), et pour chaque modalité de débit, la moitié des alevins auront accès à des zones refuges creusées dans le substrat. Les poissons placés dans le chenal seront préalablement mesurés puis marqués individuellement sous anesthésie afin d'évaluer leur survie, leur croissance et leur comportement dans le chenal (surveillance vidéo). Outre l'effet potentiel des conditions environnementales, la croissance, la survie et le comportement individuel pourront être liés au métabolisme de base ou à la capacité à supporter l'hypoxie. Ces caractéristiques seront mesurées par des tests respirométriques, lors desquels la consommation d'oxygène et la réaction comportementale face à des concentrations faibles seront mesurées sur des individus maintenus seuls dans une enceinte close pendant environ 4 heures, après quoi les individus seront anesthésiés et euthanasiés pour évaluer leur réponse cellulaire au stress hypoxique. 60 alevins témoins subiront ce test dès leur sortie de la pisciculture.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus concernent les connaissances sur l'écologie et l'évolution des juvéniles de saumon atlantique soumis aux étiages sévères. Le saumon atlantique est une espèce dont les populations naturelles présentent de forts enjeux culturels, écologiques et économiques, et les connaissances sur leurs capacités d'adaptation au changement climatique sont cruciales pour leur conservation. L'expérience quantifiera 1) l'effet négatif d'un étiage sévère (baisse drastique du débit du cours d'eau) sur la survie et la croissance des alevins, 2) la sélectivité de cet effet vis-à-vis de différentes caractéristiques individuelles (consommation d'oxygène, concentration de globules rouges...), 3) l'atténuation des effets négatifs des étiages grâce à l'utilisation de zones profondes comme refuges, 4) l'atténuation par les refuges de l'effet sélectif des étiages sur les caractéristiques individuelles. Outre leur intérêt fondamental, ces résultats informeront des modèles prédictifs simulant l'évolution démographique et génétique de populations de saumons, selon différents scénarios de changement climatique (sévérité des étiages) et de gestion de l'habitat fluvial (conservation/restauration de refuges).
Procédures
Les animaux seront soumis initialement à un marquage individuel par injection d'élastomère à la base de la nageoire dorsale. Le marquage, réalisé sous anesthésie une fois par individu en quelques secondes tiendra tout au long de l'expérience, soit environ 3 mois. Lors de l'expérimentation qui durera 3 mois environ, la moitié des individus seront soumis à un étiage, c'est à dire une réduction forte du débit d'eau. Ce stress induit par l'étiage correspond à des situations rencontrées par les poissons en milieu naturel. Après la période dans le chenal expérimental, les poissons seront collectés une fois par pêche à l'électricité. La mesure du métabolisme sera effectuée en chambre respirométrique, une seule fois par individu, pendant environ 4 heures. Lors de ce test, chaque individu est placé seul dans une enceinte close où la concentration d'oxygène est mesurée en continu. Après 3 heures d'acclimatation à l'enceinte, pendant lesquelles la concentration d'oxygène est maintenue à un niveau maximal par un flux d'eau venant de l'extérieur de l'enceinte, le flux d'eau exogène est coupé de manière à ce que le poisson consomme l'oxygène dissout dans l'eau pendant environ une heure, jusqu'à ce que l'individu montre des premiers signes d'agitation indiquant un stress hypoxique, après quoi la concentration d'oxygène retrouve son niveau maximal. Les prélèvements de tissus seront réalisés sur des individus euthanasiés.
Impact sur les animaux
Les nuisances potentielles pour les animaux concernent le stress induit par l'étiage simulé dans la rivière expérimentale, en limitant le volume d'habitat disponible, et éventuellement la physico-chimie de l'eau (température, oxygène). Il pourra se manifester par une croissance réduite, voire une surmortalité, comme c'est le cas en milieu naturel. Le confinement dans la chambre respirométrique et la diminution progressive de la concentration d'oxygène pendant le test pourront stresser les individus, qui seront retirés à l'apparition de signes comportementaux d'inconfort, anesthésiés et euthanasiés.
Devenir
Tous les individus (420) seront euthanasiés à l'issue de la procédure, car le phénotypage nécessite des prélèvements de tissus (sang, muscle, foie) qui ne peuvent être effectués sur des animaux vivants. Ces prélèvements sont cruciaux car ils permettront d'accéder à des caractéristiques physiologiques affectant potentiellement la survie et la croissance en situation d'étiage.
Remplacement
Les effets testés concernent les individus vivants, et impliquent leurs interactions. Il est donc nécessaire de travailler sur des organismes entiers, maintenus en groupes. En lien avec des stratégies de gestion des populations de saumons, espèce à intérêt culturel, écologique et économique, le projet nécessite de travailler sur cette espèce car les résultats obtenus avec d'autres espèces (invertébrés par exemple) ne seraient pas transposables. Néanmoins, pour limiter l'impact sur les populations naturelles sans compromettre l'objectif scientifique de l'étude, les poissons utilisés proviendront d'une pisciculture produisant à partir de géniteurs sauvages de grands nombre d'alevins à des fins de soutien de populations naturelles.
Réduction
Le plan expérimental consiste en un plan croisé entre 2 modalités d'étiage (avec/sans) et 2 modalités de refuges (avec/sans), dans lesquelles seront placés des individus ayant chacun leurs caractéristiques comme la longueur initiale (mesurée en début d'expérience) ou des traits physiologiques comme le métabolisme (mesurés en fin d'expérience). La survie et la croissance étant notoirement affectées par les interactions interindividuelles, trois groupes de chacune des modalités environnementales seront constitués pour obtenir une réplication, avec 30 individus par groupe, soit 360 individus. Pour étudier la plasticité en réponse aux étiages, les phénotypes doivent être mesurés avant et après l'expérience, mais certains nécessitant l'euthanasie, un lot de 60 individus seront euthanasiés et phénotypés en début d'expérience pour servir de témoins. L'effectif total retenu (420 individus) est nécessaire pour obtenir une puissance statistique suffisante étant donné le nombre de variables à tester et leurs interactions.
Raffinement
L'expérience aura lieu dans un chenal expérimental conçu pour la reproduction et la croissance des salmonidés. Chaque groupe de 30 individus sera maintenu dans un bief de 10m de long sur 2.8m de large, soit une densité de 1 individu/m2, similaire à celle observée en milieu naturel. Le chenal est alimenté par l'eau d'un ruisseau, et présente donc la même qualité physico-chimique et la même densité en ressources alimentaires que le ruisseau. Le fond du chenal est tapissé de substrat propice à la croissance des alevins de saumon (cailloux+gravier). Le chenal est couvert par un filet anti-oiseaux pour empêcher la prédation, et bordé par un brise-vue pour limiter le stress causé par la circulation des observateurs. L'étiage qui sera simulé causera certes un stress induit par l'expérimentation, mais similaire à ce que les poissons peuvent rencontrer en milieu naturel (le risque de prédation en moins). Le marquage et la biométrie seront effectués sous anesthésie, par une équipe expérimentée, selon une procédure ne durant pas plus de 5 minutes entre le début de l'anesthésie et le réveil. Lors du test de respirométrie, leur comportement et leur consommation d'oxygène seront suivis en continu, de manière à interrrompre le test au moment où la concentration en oxygène atteindra le seuil où les individus adopteront un comportement agité, traduisant un stress aigu.
Choix des espèces
Le saumon de l'Atlantique est une espèce d'eau froide dont la population étudiée est à la limite sud de l'aire de répartition. Connaître ses capacités d'adaptation au changement climatique est donc important pour sa conservation. En effet, cette espèce à forts enjeux économiques, écologiques et culturels est en régression dans son aire de répartition. C'est par ailleurs une espèce modèle en écologie évolutive, et l'interprétation des résultats obtenus dans ce projet bénéficiera de l'abondante bibliographie. C'est une espèce dont la reproduction artificielle est maitrisée, de sorte que les individus impliqués dans ce projet seront issus de pisciculture (alimentée par des géniteurs sauvages) et non prélevés dans le milieu naturel. Les animaux utilisés seront des alevins au stade 0+, environ quatre mois après leur émergence. C'est un stade auquel les alevins sont assez peu mobiles, donc potentiellement sensibles aux étiages et à la structure du microhabitat. Les résultats obtenus alimenteront un modèle de simulation paramétré pour cette espèce, utilisé pour prédire l'évolution démographique et phénotypique des populations soumises au changement climatique.