Recherche fondamentale

Une injection sous la peau chaque jour pendant sept semaines, de la septième à la quatorzième semaine de vie : 96 souris subissent ce traitement, toutes tuées à l'issue pour prélèvement d'organes, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie d'entre elles est anesthésiée, reçoit de l'insuline en intraveineuse, puis est mise à mort cinq minutes plus tard. Le porteur reconnaît que la répétition des injections est "le point critique" du protocole, la faible stabilité de la molécule empêchant l'usage de pompes implantables, et il annonce des seringues fines et des points d'injection variables. Il qualifie les autres procédures de "classe légère" et parle d'un "modèle murin présentant une cardiomyopathie diabétique", sans dire comment ce diabète et cette atteinte du cœur sont obtenus.

Objectifs

Le but de notre projet est de déterminer l’implication d’une protéine connue pour être impliquée dans la prolifération et le remodelage cellulaire, la beta caténine, dans le développement de la cardiomyopathie diabétique. A l’aide d’un modèle murin présentant une cardiomyopathie diabétique (hypertrophie et dysfonction diastolique), nous allons déterminer si l’inhibition de la beta caténine avec un inhibiteur pharmacologique (ICG-001) améliore les paramètres cardiaques. Notre approche va nous permettre d’éclairer les mécanismes conduisant au développement de la cardiomyopathie chez les patients présentant un diabète de type deux et de développer des stratégies thérapeutiques afin d’en limiter les conséquences.

Bénéfices attendus

Compte tenu des enjeux médicaux, sociaux et économiques liés aux maladies cardiovasculaires, les complications cardiaques ont été largement étudiées dans une multitude de contextes physiopathologiques. Les publications sur le rôle de la beta-caténine dans l’hypertrophie cardiaque liée au diabète de type deux sont quasi inexistantes dans la littérature scientifique. Ceci reflète un vaste champ de connaissances fondamentales à explorer avec a la clé de nouveaux traitements. Nos résultats préliminaires obtenus dans un modèle murin de cette pathologie montrent que la voie de la beta-caténine est augmentée dans les cœurs malades comparé aux cœurs sains. A court terme, ce projet permettra de déterminer quels sont les mécanismes fondamentaux en jeux et éventuellement d'identifier des leviers à actionner sur ceux-ci. A moyen terme, en démontrant la possibilité de moduler l’activité de la beta-caténine pharmacologiquement ce projet favorisera le développement de stratégies thérapeutiques pour diminuer le risque cardiaque chez les patients présentant un diabète de type 2. Une telle approche sera bénéfique pour les patients diabétiques mais aussi pour la population générale en promulguant des recommandations pour les personnes à risque.

Procédures

Dans les deux procédures de cette saisine, une dose journalière de l’inhibiteur de la beta-caténine ou du véhicule sera délivrée par injection en sous cutané et ce pendant sept semaines, de 7 à 14 semaines d’âge. Pour le groupe dédié au test de résistance à l’insuline, les animaux seront anesthésiés et injectés avec de l’insuline en intraveineuse et seront euthanasiés 5 min post injection.

Impact sur les animaux

Le point critique est la répétition des injections en sous-cutané. La stabilité faible de l’ICG ne permet pas d’utiliser des pompes alzet. Afin de limiter la souffrance liée à la répétition des injections, nous utiliserons des seringues microfine pour insuline, nous ferons varier les points d’injection et utiliserons un volume d’injection faible injecté. Les autres procédures sont de classe légère, il y a peu d’effets indésirables attendus.

Devenir

A la fin de chaque procédure les animaux sont euthanasiés pour prélever les organes d'intérêt pour les analyses de contenu lipidique, de contenu protéique et de mesure d'expression génique.

Remplacement

Le projet global dans lequel la présente demande s'applique repose sur d'autres modèles expérimentaux qui permettent de remplacer un certain nombre d’animaux : nous utilisons notamment des cardiomyocytes en culture. Ce modèle de culture permet de remplacer les modèles animaux dans l’affinage de la détermination du rôle de la beta-caténine dans l’hypertrophie des cardiomyocytes et également de la détermination des mécanismes cellulaires et moléculaires en jeu . L’utilisation de modèle animal reste indispensable car il permet d’étudier une pathologie qui résulte d’une communication interorgane ne pouvant être étudié que dans un modèle intégré.

Réduction

Le projet préconise l’utilisation d’un nombre de 96 animaux, ce qui, dans un souci de réduction correspond au nombre minimal d’animaux permettant d’obtenir des résultats significatifs. Nous avons précédemment défini la cinétique de l’apparition des complications cardiaques associées dans notre modèle murin de cardiomyopathie diabétique, et donc de déterminer le temps traitement le plus approprié et de réduire le nombre d’animaux et le temps de l’expérimentation. Nous utiliserons des tests non paramétriques pour tester la valeur statistique de nos données.

Raffinement

Afin de limiter le stress et la souffrance chez les animaux, un suivi clinique quotidien des animaux est réalisé par du personnel formé. Les animaux sont hébergés en groupe sociaux et avec un enrichissement adapté à leur besoin. Pour les expérimentations, les gestes invasifs sont réalisés sous une couverture anesthésique analgésique adaptée.

Choix des espèces

Les modèles animaux sont des modèles intégrés et sont l'unique moyen d’observer les effets systémiques des modèles pathologiques utilisés (diabète de type 2 et cardiomyopathie pour ce projet) ainsi que la réponse physiologique intégrée et les communications inter-organes (conséquence cardiaque d’une dysfonction adipocytaire à l’origine dans notre modèle murin en ce qui concerne ce projet). Le modèle murin est le modèle de choix, il est utilisé de longue date pour caractériser les différentes complications cardiaques associées aux dérégulations métaboliques. De plus, la délétion du gène causant la cardiomyopathie diabétique, n’a été réalisé que dans le modèle murin. Ce modèle nous permet également d’avoir accès à de nombreux outils de biochimie et/ou de biologie moléculaire qui nous permettront de découvrir de nouveaux déterminants moléculaires importants pour mieux comprendre les effets bénéfiques de l’inhibition de la beta-caténine. Pour tous les animaux débuterons l’administration de l’inhibiteur à 7 semaines d’âge de façon à travailler sur des animaux adultes. Le but de ce travail n’étant pas de déterminer l’effet de cette inhibition sur le cœur au cours du développement de l’organisme.

1 216 souris vont être utilisées, toutes tuées pour des analyses après leur mort, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent deux chimiothérapies ou un immunostimulant dans l'abdomen, puis subissent de trois à neuf prélèvements de sang dans l'orbite de l'œil, sans anesthésie. Le porteur décrit des effets de la chimiothérapie qui peuvent durer plusieurs mois, diminution du poids, altérations du comportement et du pelage, et cherche à comprendre comment ces traitements dérèglent la moelle osseuse avant l'apparition d'une leucémie secondaire. Il écrit aussi que "les expérimentations sont arrêtées avant la souffrance des animaux".

Objectifs

La chimiothérapie permet de guérir un grand nombre de cancers. Actuellement une grande partie de ces traitements ne sont toujours pas « ciblés » sur la tumeur. Ils empêchent la multiplication des cellules du cancer ce qui est l’objectif désiré, mais empêchent aussi la multiplication de certaines cellules saines notamment dans la moelle osseuse. La moelle osseuse est le lieu de fabrication des cellules du sang à partir des cellules souches. La chimiothérapie fait baisser transitoirement les globules rouges, les globules blancs et les plaquettes (désignés sous le terme de lignées sanguines). Malheureusement, dans un certain nombre de cas rares, les traitements anti-cancéreux sont eux-mêmes à l’origine du développement de maladies cancéreuses de la moelle osseuse comme les leucémies aigues et les myélodysplasies dites secondaires des années après la guérison du premier cancer. Ce projet vise à comprendre comment la chimiothérapie affecte les cellules de la moelle et la production des lignées sanguines avant l’apparition d’une maladie leucémique secondaire. Pour mener à bien notre projet, nous allons étudier la production des trois lignées sanguines issues de la moelle osseuse, suivre les dérèglements induits au cours du temps par la chimiothérapie et la comparer à un autre facteur perturbant la production des lignées sanguines temporairement et qui n’induit pas de maladies leucémiques secondaires. Nous souhaitons étudier la quantité des cellules souches de la moelle, avant et après traitement par chimiothérapie et par l’agent perturbateur. Les cellules souches sont une population rare, capable de fabriquer toutes les autres lignées, mais aussi de se maintenir tout au long de la vie. Notre hypothèse est que la chimiothérapie diminue le nombre de cellules souches et que cette diminution favorise à son tour le développement précoce de la leucémie en favorisant des cellules qui prolifèrent plus. Notre projet a pour objectif d’étudier, chez la souris, les phases précoces du développement leucémique favorisé par la chimiothérapie. Une meilleure compréhension de ces phases précoces permettra de surveiller les patients porteurs de cancers traités par chimiothérapie et ainsi de prévenir la survenue d’un second cancer, souvent fatal, chez des patients souvent guéris d’une première maladie grave. De plus, la capacité de la moelle osseuse à se réparer après chimiothérapie est un domaine encore peu étudié.

Bénéfices attendus

La capacité de la moelle osseuse à se réparer après chimiothérapie est un domaine encore peu étudié. Nous pensons que notre projet à son terme apportera des avancées significatives dans ce domaine et participera ainsi à l’amélioration du traitement du cancer et notamment des leucémies . Il permettra de mieux connaître ce qui induit l’apparition de leucémie secondaire et comment le prévenir.

Procédures

Dans ce projet, les souris vigiles recevront 2 traitements par voie intra-péritonéale. Le 1er traitement sera administré à raison d’une injection par jour pendant 3 jours (durée du geste inférieure à 10 sec) puis 4 mois après ce 1er traitement les souris recevront un 2ème traitement. En fonction de la molécule, ce 2nd traitement sera administré à raison d’une injection par semaine pendant 6 semaines ou d’une injection à jour 1 et jour 3 ou d’une injection unique (durée de chaque injection inférieure à 10 sec) . Entre 3 et 9 prélèvements de sang par voie rétro-orbitaire, sans anesthésie, seront aussi effectués. Un prélèvement sanguin après le premier traitement et entre 2-6 prélèvements une fois par mois maximum après le deuxième traitement. Chaque prélèvement sanguin se fera en moins de 30 secondes.

Impact sur les animaux

Dans cette étude, nous administrerons aux souris deux chimiothérapies et un immuno-stimulateur par voie intra-péritonéale. La douleur sera une nuisance directe associée à cet acte. Les effets possibles de la chimiothérapie comprennent une diminution du poids, des altérations du comportement et du pelage qui peuvent durer sur plusieurs mois. Pour l’utilisation de l’immunomodulateur, une inflammation systémique est généralement observée pendant 3 jours après traitement.

Devenir

Les animaux sont mis à mort pour des analyses post-mortem.

Remplacement

Pour étudier la production des cellules hématopoïétiques (cellules sanguines) matures perturbée par la chimiothérapie, un animal ayant un système hématopoïétique proche du nôtre est nécessaire : la souris reste le modèle de référence. De plus, l’hématopoïèse se développent durant des mois ou des années et il n’est pas encore possible de les reproduire in-vitro. C’est chez elle que des premiers résultats précliniques ont été obtenus pour modéliser les leucémies secondaires. Il n’existe donc pas de méthode alternative à l’expérimentation animale. En revanche, notre schéma expérimental et nos hypothèses reposent sur de nombreuses observations cliniques chez des patients ayant reçu de la chimiothérapie pour le traitement de leur cancer.

Réduction

Le choix des traitements et leurs doses dans ce projet provient des résultats positifs de notre précédente étude. Nous effectuerons des suivis longitudinaux des souris, minimisant leur utilisation. L’évaluation du nombre d’animaux nécessaire est aussi le fruit d’analyses statistiques basés sur le résultat de précédentes expériences effectuées dans notre laboratoire ou dans la littérature. Ainsi nous avons identifié que 8 animaux étaient suffisants pour avoir assez de pouvoir statistiques.

Raffinement

Des protocoles d’intervention en cas de début de souffrance seront mis en place (réchauffement, enrichissement de l’alimentation et du milieu), ainsi que des critères stricts d’arrêt de l’expérimentation en suivant une grille de score. En accord avec les recommandations internationales dans le domaine de l’hématologie, les animaux sont suivis trois fois par semaine afin d'assurer leur bien-être et les expérimentations sont arrêtées avant la souffrance des animaux. Les effets possibles de la chimiothérapie comprennent une diminution du poids, des altérations du comportement et du pelage. Pour l’utilisation de l’immunomodulateur, une inflammation systémique avec apparition de fièvre est généralement observée mais que nous n’avons jamais observée dans les doses que nous utilisons. La surveillance à l’aide de la grille de score permettra de réduire au minimum la souffrance animale : dès qu’un signe de souffrance débutante sera détecté, l’expérimentation sera interrompue. Une grille de score est mise en place pour évaluer de façon objective l’état des animaux. En cas d'atteinte d'un point-limite, nous arrêterons les traitements administrés, et si les symptômes persistent, l'animal sera mis à mort dans les 24h heures .

Choix des espèces

Pour étudier la production des cellules hématopoïétiques matures perturbée par la chimiothérapie, un animal ayant un système hématopoïétique proche du nôtre est nécessaire : la souris reste le modèle de référence. De plus, il n’est pas encore possible de reproduire in vitro l’hématopoïèse car elle se développent durant des mois ou des années et dépend du microenvironnement qui ne peut pas encore être reproduit expérimentalement in-vitro. L’hématopoièse dépend du microenvironnement qui ne peut pas encore être reproduit expérimentalement in vitro. De plus, l’induction de code-barres ou du rapporteur de cycle cellulaire se fait in vivo, grâce à deux lignées de souris spécifique excluant la possibilité de modèle in vitro. A noter cependant que notre schéma expérimental et nos hypothèses reposent sur l’étude de nombreuses cohortes cliniques de patients traités pour le cancer et ayant développé ensuite un cancer secondaire. Les animaux seront adultes. Nous souhaitons étudier l’effet de la chimiothérapie sur les cellules souches hématopoïétiques à l’âge adulte car c’est l’âge de survenue des cancers secondaires.

Des injections cinq jours sur sept pendant quarante-cinq jours, plus trois gavages par semaine pour une partie des animaux : 620 souris immunodéficientes vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées pour des analyses après leur mort. Des cellules cancéreuses humaines, de pancréas, de poumon, de côlon, de vessie ou de la sphère ORL, leur sont greffées sous la peau du flanc, où les tumeurs se développent jusqu'à devenir palpables. L'immunodéficience est recherchée pour éviter le rejet de ces cellules et pour que le système immunitaire des souris ne vienne pas moduler l'effet du peptide testé. Le porteur détaille une grille de douleur qui va du rétrécissement de l'aire orbitale aux vibrisses orientées vers l'arrière, et prévoit la mise à mort par dislocation cervicale des animaux dont l'état ne s'améliore pas en vingt-quatre heures.

Objectifs

Nous travaillons sur est une protéine (ci-après nommée K1) qui joue un rôle central dans le contrôle de divers fonctions cellulaires (adhésion, migration, croissance et différenciation). La surexpression de K1 dans différents types de cancers est un facteur de mauvais pronostic qui prédit une diminution de la survie des patients. En particulier, K1 est impliquée dans les cancers du pancréas, du côlon, du poumon, de la vessie et de la sphère ORL, cancers présentant souvent des options thérapeutiques limitées. Nous avons récemment montré que la déplétion de K1 réduit spécifiquement la viabilité des cellules cancéreuses dépendantes de voies oncogéniques particulières. Nos résultats montrent, par ailleurs, qu’un mutant de K1, qui ne peut plus se lier à ces partenaires moléculaires inhibe totalement les propriétés prolifératives et invasives des cellules tumorales. L’ensemble de ces résultats suggère que le ciblage de K1 à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques sélectifs pourrait être une approche thérapeutique pertinente pour le traitement des cancers dépendants de voies de signalisation particulières. Nous avons donc conçu un peptide-médicament qui interfère avec la capacité de liaison de K1 à d’autres protéines. L’utilisation de notre inhibiteur pharmacologique sur un grand nombre de lignées immortalisées de cancers du pancréas, du poumon, du colon, de la vessie et de la sphère ORL a montré une réduction importante de la prolifération tumorale in vitro. L’objectif de ce projet est de déterminer si notre inhibiteur pharmacologique peut inhiber la croissance de tumeurs dépendantes de voies de signalisation particulières in vivo et de mettre en évidence de potentiels effets synergiques de notre inhibiteur pharmacologique en combinaisons avec des agents thérapeutiques classiquement utilisés en clinique.

Bénéfices attendus

L'objectif principal de l'étude proposée est de déterminer les groupes de patients atteints de cancer susceptibles de répondre favorablement à notre peptide inhibiteur et qui pourront donc bénéficier de notre inhibiteur pharmacologique en monothérapie ou en combinaison avec d’autres molécules déjà utilisées en clinique. De plus, notre inhibiteur pourrait permettre de surmonter la résistance à certains traitements, utilisés actuellement en clinique, et ainsi améliorer la prise en charge de patients dont les options thérapeutiques sont limitées.

Procédures

Afin d’évaluer l’effet anti-tumoral de notre inhibiteur pharmacologique, les souris seront greffées avec des cellules tumorales par voie sous-cutanée (J1 de l’expérience) sur le flanc de l’animal afin de minimiser la gêne liée à la croissance tumorale. Les souris vigiles recevront une seule injection Les souris seront ensuite suivies quotidiennement afin de contrôler l’apparition de tumeurs et l’état général des animaux. De plus, une mesure du poids sera effectuée 2 fois par semaine. Dès lors que les tumeurs deviendront palpables les souris vigiles recevront une injection d’un produit non irritant, 5 jours sur 7, sur une durée de 45 jours maximum. Certains animaux recevront également un second traitement anticancéreux par voie orale à raison de 3 gavages par semaine.

Impact sur les animaux

Les animaux greffés avec des cellules tumorales par voie sous-cutanée développeront des tumeurs. Les nuisances attendues lors de l’administration des traitements seront celles liées à l’injection elle-même (gène de courte durée) ou à l’administration des traitements par voie orale (stress lié au gavage)

Devenir

Tous les animaux du protocole seront mis à mort pour des analyses post-mortem

Remplacement

Nous avons d’ores et déjà accumulé de nombreuses données in vitro sur les différentes lignées correspondant au projet proposé, et avons constaté l’effet anti-tumoral spécifique de notre inhibiteur pharmacologique sur les lignées dépendantes d’une voie de signalisation particulière. Cependant, les modèles in vitro ne peuvent pas récapituler la complexité des tumeurs in vivo. Ces dernières ne sont pas simplement constituées de cellules tumorales, elles sont également colonisées par des cellules de l’hôte (macrophages, cellules du système immunitaire, fibroblastes) et des vaisseaux sanguins qui viennent vasculariser les tumeurs et permettent leur croissance. De plus, il est également impossible de mimer in vitro la dissémination métastatique à partir d’une tumeur primaire vers d’autres organes à distance. C’est pour ces raisons que nous avons besoin d’utiliser ce modèle murin.

Réduction

La taille des groupes d’animaux nécessaires à la réalisation de l’étude a été calculée à l’aide d’une analyse de puissance qui nous a permis de déterminer l’effectif minimal garantissant l’obtention de résultats statistiquement significatifs. De plus, ce projet sera réalisé par étape. La première partie du projet, permettra de déterminer le nombre de souris nécessaires pour la deuxième partie du projet. Cette analyse ne sera lancée que dans un deuxième temps, sur les modèles les plus pertinents obtenus en première partie de projet.

Raffinement

Afin de réduire le stress des animaux, une période d’acclimatation de 2 semaines est observée suite à leur réception. Pendant cette période les animaux seront uniquement manipulés afin de les habituer au contact de l’utilisateur et réduire leur stress. Un examen clinique approfondi (avec pesées des animaux) sera réalisé deux fois par semaine pour évaluer les anomalies comportementales naturelles, qui incluent (1) l’apparition de morsures ou de lésions indiquant des comportements agressifs de souris entre elles, (2) une hyperactivité locomotrice et la modification de la structure du nid, (3) un isolement de l’animal (4) une prostration de l’animal dans un coin de la cage, mais également aux anomalies comportementales provoquées en touchant l’animal (l’animal bouge lentement ou refuse de bouger, prostration transitoire, hyperactivité, agressivité). Les signes de douleur comprennent également (1) l’apparition de plaies par grattage, (2) une expression faciale modifiée (rétrécissement de l'aire orbitale, gonflements du museau et joues, oreilles écartées vers l'arrière, vibrisses orientées vers l'arrière), (3) un écoulement naso-oculaire, et (4) une perte de poids supérieure à 10 % sur une semaine. En cas de petites plaies causées par les souris, une solution aqueuse de chlorhexidine sera appliquée afin de les désinfecter, suivie de l’application d’une crème cicatrisante afin d’aider à la régénération des tissus endommagés. Suivant le type de dommage et afin de garantir le bien-être animal, les souris pourront être (1) isolées dans une nouvelle cage en vue de leur apporter les soins adaptés, (2) observées plusieurs fois par jour, (3) recevoir des antalgiques en cas de signe de douleur, et (4) mises à mort si aucune amélioration n’est observée au bout des premières 24h. L’observation de signes de douleur ou de mal être entraînera automatiquement la sortie de l’animal du protocole. L’identification d’un point limite entraînera la mise à mort de l’animal par dislocation cervicale.

Choix des espèces

Nous avons obtenu de nombreuses données in vitro à partir de lignées tumorales. Cependant, ces modèles in vitro ne peuvent pas récapituler la complexité des tumeurs in vivo qui ne sont pas simplement constituées de cellules tumorales mais également de cellules de l’hôte (macrophages, cellules immunitaire, fibroblastes, vaisseaux). De plus, il est également impossible de mimer in vitro la dissémination métastatique à partir d’une tumeur primaire vers d’autres organes à distance. Le recours à un organisme-modèle est indispensable. Les souris sont des mammifères couramment utilisés en recherche cancérologique. Les souris immunodéficientes, permettent de réaliser des greffes de cellules humaines dans le modèle murin sans rejet par son système immunitaire. De plus, l’activité biologique de notre inhibiteur pharmacologique pourra être évalué sans que le système immunitaire des souris puisse moduler son effet. Les protocoles seront réalisés avec des souris âgées de 6 semaines. A cet âge, l’ensemble des fonctions sont matures.

Nourries d'un régime gras pendant vingt semaines à partir de l'âge de 4 semaines, des souris peuvent grossir au point de ne plus atteindre leur nourriture ni leur eau, et développer un état dépressif et de l'anxiété. 220 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour des analyses post-mortem, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, afin de tester l'association de deux traitements contre la fibrose du foie liée à l'obésité et au diabète. Elles reçoivent ces traitements par gavage et subissent 14 incisions de la veine de la queue sous anesthésique local, chaque test de glycémie étant précédé de six heures d'isolement à jeun. Pour décrire les actes, le porteur compte en secondes : 30 secondes de pesée par semaine, "soit un total de 12 minutes par souris", 10 secondes de contention par gavage, 3 à 4 secondes par incision, sans y faire figurer le régime.

Objectifs

La prévalence mondiale de l’obésité est en constante progression. L'obésité est un facteur de risque majeur pour le développement du diabète de type 2 et de perturbations cardiométaboliques dont la MAFLD (Metabolic dysfunction-Associated Fatty Liver Disease). Cette pathologie est principalement caractérisée par une profonde perturbation du métabolisme du foie et par un développement de fibrose. Actuellement, aucune approche médicamenteuse efficace n’est commercialisée à l’heure actuelle. L’objectif de notre projet est d’étudier les potentielles interactions entre 2 cibles thérapeutique sur l’évolution de fibrose dans un modèle de souris souffrant de MAFLD.

Bénéfices attendus

La prise en charge et le traitement du diabète de type II et de ses complications est un enjeu de santé publique de plus en plus prégnant. Les stratégies médicamenteuses bien que multiples voient leurs limites dans le fait qu’elles ne ciblent généralement qu’un récepteur et donc qu’un point précis du métabolisme, limitant ainsi leur efficacité. Ce projet permettra de nous renseigner sur le réel potentiel thérapeutique d’une double approche pharmacologique dont les deux stratégies ont déjà chacune démontré des effets hépato-protecteurs. Ceci pourrait avoir un réel impact pour les patients.

Procédures

Pendant les 24 semaines de la procédure, les souris seront manipulées hebdomadairement pour monitorer leur masse corporelle. Cette action mécanique durera 30 secondes par souris à chaque fois, soit un total de 12 minutes par souris sur l’ensemble du projet. L’administration des traitements pharmacologiques par gavage oro-pharyngé nécessitera l’immobilisation de chaque animal pendant 10 secondes à chaque administration. Pour chaque test nécessitant une mesure de glycémie, une petite incision à la veine caudale sera réalisée après avoir appliqué un anesthésique local afin de prélever du sang total et ainsi réaliser une mesure à l’aide du glucomètre. Ce type de prélèvement durera 3-4 secondes et aura lieu 14 fois par animal (2 x 7 prélèvements à 5 jours d’intervalle). Pour les tests faisant intervenir une mesure de glycémie, un isolement de 6h préalable sera nécessaire pour effectuer un jeun. Les tests en eux-même durent 2h.

Impact sur les animaux

En plus d’une altération des paramètres métaboliques, un régime gras de longue durée peut entrainer une prise de poids importante et altérer les capacités motrices de l’animal au point de le rendre incapable d’accéder à la nourriture et la boisson. Le régime gras peut également altérer la santé mentale des animaux et créer un état dépressif et de l’anxiété.

Devenir

Les animaux sont mis à mort à la fin de la procédure afin de procéder aux analyses post-mortem et déterminer les mécanismes d’actions mis en jeux.

Remplacement

L’obésité, le diabète de type 2 et le développement de MAFLD sont le fruit de dérégulations multifactorielles entraînant une élévation incontrôlée du glucose sanguin et une perturbation de l’homéostasie lipidique ayant des conséquences dramatiques sur de nombreux tissus et organes. Afin d’étudier ces aspects, il est indispensable de travailler sur l’organisme vivant en entier ce qui justifie ainsi la nécessité de réaliser des expérimentations in vivo. Ainsi, aucun modèle cellulaire ne peut être utilisé pour substituer totalement l’utilisation de modèles animaux.

Réduction

Le nombre d’animaux a été calculé sur la base de projets similaires précédemment réalisés. Grâce à notre expérience du travail sur les molécules antidiabétiques, nous avons pu au cours des projets réduire le nombre d’animaux par groupe en optimisant les temps et doses de traitement. En effet, il ne nous est plus nécessaire de réaliser des effets doses, ni de multiplier les temps de traitements, pour un large spectre de molécule, dont celles utilisées dans ce projet. De plus, l’utilisation des animaux a été réfléchie afin qu’un maximum de données soient obtenues avec un minimum de douleurs et de stress pour les animaux. Ainsi des tests in vivo et des prélèvements d’organes seront réalisés chez les mêmes animaux. Pour ces raisons, avec une seule dose et un seul temps de traitement, nous avons réduit le nombre d’animaux pour mener à bien ce projet et obtenir un puissance statistique suffisante.

Raffinement

Les souris seront hébergées en groupe (5 animaux par cages) avec un enrichissement de leur milieu de vie, dans une pièce calme et tempérée. Les aliments et l’eau de boisson seront fournis ad libitum. Les animaux seront observés quotidiennement par du personnel qualifié et des soins pourront être apportés si l’état de santé des rongeurs le nécessite. Pendant les traitements pharmacologiques, les souris seront amenées à être hébergées de manière individuelle pour les tests de tolérance au glucose et de sensibilité à l’insuline (total de 8h par expérimentation). Pour chaque cas, un enrichissement plus important sera apporté dans chaque cage. De plus, le contact visuel entre animaux sera maintenu via l’utilisation de cages transparentes.

Choix des espèces

L’étude d’une pathologie a pour but d’en comprendre les mécanismes afin d’établir des stratégies thérapeutiques applicables à l’espèce humaine. Dans ce sens, dans le cadre de la recherche fondamentale, il paraît déterminant de choisir un modèle animal dont la physiologie et la physiopathologie sont le plus proche possible de celles de l’Homme. C’est le cas pour la souris, qui sur le plan neurobiologique et métabolique, présente de multiples similarités avec l’Homme. De plus, cette espèce animale fait partie des espèces les plus étudiées avec des données bibliographiques abondantes ce qui diminue le risque de duplication inutile de travaux et veille à réduire au mieux le nombre d’animaux utilisés. Le début du projet fera appel à des souris de 4 semaines. L’utilisation d’animaux jeunes se justifie par le fait qu’à cet âge, l’efficacité du régime est optimale car ils sont en pleine croissance. Ceci permet donc de limiter le temps de régime et donc le stress et les nuisances engendrées. Considérant les 20 semaines de régime WD, les animaux seront âgés de 24 semaines lors du commencement de l’approche pharmacologique et de 28 semaines lors de la fin de l’expérimentation.

Tuées à la fin des expérimentations pour que leurs tissus soient prélevés, 96 rates Lewis vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont suspendues par un harnais qui décharge leurs pattes arrière pour reproduire un alitement, ce qui peut provoquer sur les premières quarante-huit heures une perte de poids et des bouchons d'urine. S'y ajoutent trois prélèvements de sang à la veine de la queue et, trois fois au cours du protocole, un test de vitesse maximale aérobie sur tapis roulant d'une vingtaine de minutes, un test d'endurance de trente à soixante minutes et un test de force d'agrippement. Le porteur écrit que ces procédures "n'entraînent pas de douleurs spécifiques" et qualifie le recours aux rates d'"étape obligatoire" mais aussi d'"extrêmement enrichissante du point de vue scientifique", pour évaluer un extrait de romarin contre la fonte musculaire.

Objectifs

Le romarin est connu depuis quelques décennies pour avoir des effets antioxydants et anti-inflammatoires pouvant être bénéfiques pour l’être humain dans certaines circonstances. Le projet vise à tester les effets d’une substance naturelle extraite du romarin et de ces dérivés afin de prévenir la perte de masse musculaire et d’endurance lors d’une immobilisation prolongée ou bien résultante d’une maladie musculaire. Ce projet présente plusieurs objectifs. Dans un premier temps, il s’agira de tester l’efficacité des composés contre la perte de masse musculaire et la perte d’endurance lors d’une immobilisation en utilisant le modèle de suspension par harnais chez le rat. Il s’agira aussi de compléter la connaissance des mécanismes de fonctionnement du composé principal. Dans un second temps, l’objectif de ce programme est de développer des substances dérivées mais avec des propriétés sur la masse musculaire et sur l’endurance plus importantes. Ces substances seront développées et d’abord testées sur des cultures de cellules musculaires humaines. La ou les molécules les plus efficaces seront ensuite testées pour lutter contre la diminution de masse musculaire et la perte d’endurance lors d’une immobilisation en utilisant le même modèle de suspension). L’ensemble de ce projet vise donc à la fois des aspects fondamentaux mais aussi appliqués avec le développement d’une nouvelle stratégie de prévention de la perte de masse musculaire et d’endurance. Les effets du modèle de suspension par harnais qui sera utilisé se rapprochent énormément de ceux retrouvés lors d’un alitement clinique chez l’humain et par conséquent la réussite de ce projet pourrait avoir un impact important chez les patients alités et par extension dans les diverses situations entrainant une diminution de l’activité physique (plâtrage, sédentarité) ou dans diverses maladies musculaires impliquant les cibles du composé et de ses dérivés.

Bénéfices attendus

Les bénéfices de ce projet permettront à la fois d’accroitre les connaissances scientifiques en lien avec l’appareil locomoteur et l’inactivité, mais également d’évaluer des mesures concrètes pour en atténuer les effets néfastes en se basant sur de nombreux travaux antérieurs. En effet, l’inactivité est un réel problème en matière de santé publique. Ces expérimentations portent donc sur un axe de recherche primordiale en matière de santé humaine.

Procédures

Tous les animaux subiront 3 prélèvements de sang sur animal vigile en respectant les recommandations en termes de volume, de fréquence et de site de prélèvement. Les animaux réaliseront ensuite des tests non invasifs. Pour les qualités d'endurance, 2 tests seront réalisés sur tapis roulant à savoir le test de VMA (vitesse maximale aérobie) qui dure une vingtaine de minutes et le test de temps limite qui dure entre 30 et 60 minutes en général. L’étude de la composition corporelle dure 2 min. Le test de force d’agrippement dure une quinzaine de minutes (3 séries de 5 essais de 2-3 secondes entrecoupées de 5 minutes de récupération). L'ensemble des tests seront réalisés 3 fois au cours de la procédure à raison d'une fois par semaine sur 3 semaine distinctes (avant le début du traitement, après le traitement et après la suspension). L'ordre des tests au cours des 3 périodes de test sera la suivant. Le test de composition corporelle sera réalisé 3 fois au cours de la procédure. Il sera réalisé une fois le premier jour de chacune des 3 semaines de test. Le test d’agrippement est réalisé au jour 2. Le test de vitesse maximale aérobie est réalisé à 3 jours et le test d’endurance est réalisé à 5 jours pour permettre un repos complet de l’animal.

Impact sur les animaux

La principale nuisance à laquelle vont être soumis les animaux durant l’expérimentation sera le stress lié à l’inactivité induite par le modèle de suspension des pattes arrières qui peut entrainer sur les premières 48h une perte de poids ainsi que des bouchons d’urine. Les animaux seront aussi stressés lors des tests fonctionnels sur tapis roulant (3 tests de 20-30 minutes espacés de 2-3 semaines) et ou pendant l’évaluation de la force d’agrippement (3 tests de 5 répétitions d’agrippement durant 2-3 secondes chacune espacés de 2-3 semaines) ainsi que lors des 3 prélèvements sanguins au niveau de la veine de la queue. De plus, lors des 3 prélèvements sanguins, les animaux pourrait ressentir une légère douleur au moment de l'introduction de l'aiguille dans la veine caudale.

Devenir

A la fin des expérimentations, les animaux sont euthanasiés pour permettre les différents prélèvements de tissus pour analyses.

Remplacement

Dans le cadre de ces expérimentations très spécifiques, il n’existe pas d’alternative à l’utilisation d’animaux étant donné l’absence de modèle cellulaire permettant de mimer les effets corps. De plus, ces expérimentations ne peuvent pas être directement réalisées chez l’homme. L’utilisation d’animaux est donc ici une étape obligatoire mais également extrêmement enrichissante du point de vue scientifique de par les résultats pré-cliniques très précieux qu’elle génère.

Réduction

Ces expérimentations ont été adaptées pour diminuer au maximum le nombre d’animaux utilisés aux moyens de trois axes de réductions. Le premier axe consiste à regrouper les procédures de 2 équipes de recherches lors d’une unique expérimentation animale, réduisant ainsi par 2 le nombre de rats qui aurait été classiquement employé. Le deuxième axe consiste à utiliser les mêmes animaux pour obtenir des données fonctionnelles et des données cellulaires et moléculaires permettant là encore de réduire le nombre de rats par 2 sans affecter la qualité des résultats. Enfin, le troisième axe consiste à réduire le nombre d’animaux par groupe au moyen d’analyses statistiques réalisées préalablement avec un logiciel.

Raffinement

Du point de vue du raffinement, les procédures engagées durant l’expérimentation n’entraînent pas de douleurs spécifiques. Pour les tests physiques réalisés sur tapis roulant, les animaux y sont préalablement habitués progressivement pour réduire le stress induit. L’animal est libre de cesser de courir. Les différents composés sont intégrés dans la nourriture pour éviter toute injection ou gavage. Les procédures de suspensions par harnais sont validées et optimisées, et des soins quotidiens sont réalisés pour prévenir toutes complications. De plus, les rats seront hébergés par deux dans une même cage pour éviter l’isolement social. Pour éviter le refroidissement, la température de la pièce d'élevage sera de 24-25° et les animaux auront à disposition de la ouate pour réaliser leur nid. Chaque phase de l’étude possède également des points limites et critères d’arrêts strictes en cas d’évènements potentiellement néfaste du point de vue des animaux en ce qui concerne la douleur, le mal-être etc. Les suivis quotidiens des animaux, des poids corporels et la consommation de nourriture sera un paramètre intégré à nos protocoles. Enfin, pour permettre les prélèvements finaux des différents tissus d’intérêt, les animaux sont anesthésiés avant d’être mis à mort pour éviter toute douleur.

Choix des espèces

Le rat Lewis est privilégié pour de plusieurs raisons. Les espèces murines rat et souris sont des espèces se rapprochant de l'humain en ce qui concerne le système musculaire. Cette espèce est de même plus petite et moins lourde que les rats Wistar nous permettant d’utiliser le modèle de suspension par harnais en toute sécurité. Enfin, ces expérimentations se feront sur des rats femelles, afin de combler le manque de résultats sur ce sexe. Les animaux seront utilisés entre 11 et 22 semaines d’âge. L’expérimentation commencera à 12 semaines car à partir de cet âge la croissance musculaire des rats Lewis devient très lente.

Gavées chaque jour de leur gestation, jusqu'à vingt et une fois, 255 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Les femelles porteuses sont mises à mort au sevrage de leurs petits, qui subissent ensuite trois tests de mémoire, une imagerie de la rétine sous anesthésie injectable de trente à quarante-cinq minutes, une IRM et un prélèvement de sang avant la fixation de leur cerveau. Il s'agit de tester in utero une molécule contre les déficits cognitifs liés à la trisomie 21, dont le porteur espère qu'elle déplacera "de quelques dizaines de points" le quotient intellectuel des patients. Le RNT décrit une douleur de gavage "accentuée à cause de la répétition" et un stress lié aux tests, tout en affirmant ailleurs que "les tests comportementaux sont sans contraintes".

Objectifs

La trisomie 21 (T21), est due à la présence d’un chromosome 21 surnuméraire. C’est la forme la plus fréquente de retard mental qui touche environ 1 nouveau-né pour 2000 naissances. Elle représente environ un tiers des déficiences intellectuelles chez les enfants d’âge scolaire. Plusieurs traitements visant à améliorer le retard mental ont déjà été investigués. Parmi ceux-ci, on trouve une molécule qui a montré des effets bénéfiques dans des modèles animaux mais aussi chez l’Homme à l’âge adulte. Pour autant, peu d’études portant sur l’impact d’une action au cours de la gestation ont été réalisées chez le modèle animal, alors que des modifications importantes se mettent en place très tôt au cours du développement dans la T21. Pour palier a ce manque, une molécule sera administré aux souris femelles gestantes. Suite à ce traitement au cours de la gestation, 4 domaines seront évalués. 1) Le domaine de la mémoire à l’origine du retard mental. 2) Le domaine ophtalmologique qui servira à mieux comprendre les mécanismes impliqués dans ces défauts chez les patients. 3) Le domaine de du cerveau pour évaluer par Imagerie par Résonance Magnétique son fonctionnement avec ou sans le traitement. 4) Le domaine de fonctionnement du foie qui comporte des défauts chez les porteurs de T21. Ici nous voulons tester l’hypothèse que ces problèmes commence au cours de la gestation. Ce projet sera réalisé sur 2 etablissements utilisateurs.

Bénéfices attendus

Arriver à déplacer, de quelques dizaines de points le quotient intellectuel des patients T21 leur permettrait d’avoir une vie plus autonome et socialement intégrée. Cela constituerait un progrès très important pour leur qualité de vie et celle de leur entourage. Peu d’études portant sur l’impact d’une action au cours de la gestation ont été réalisées chez le modèle animal, alors que des modifications structurales de l’hippocampe et du cervelet se mettent en place très tôt au cours du développement embryonnaire dans la T21 et donc au cours de la période gestationnelle. Dans 2 études précédentes, nous avons montré que le traitement in utero chez la souris avec des inhibiteurs ciblant l’activité d'une proteine cible, améliore les déficits observés en lien avec la T21 chez plusieurs modèles murins. Ceci montre que le traitement au cours de la gestation entraîne des modifications qui perdurent sur le long terme. Nous attendons pour cette étude, les mêmes effets bénéfiques mais en utilisant une molécule de dernière génération, soluble, permettant une administration per os, indispensable pour une transposition chez l’Homme. Nous espérons que ce traitement sera suffisant pour permettre de ne plus avoir besoin de traitement chronique chez l’adulte. Une amélioration significative des performances cognitives est attendue, notamment pour la mémoire de travail et la mémoire explicite dans un modèle murin de trisomie 21, qui montre de faibles performances dans ce test. L’imagerie rétinienne révélera si le traitement a un impact sur les phénotypes rétiniens, ça n’a jamais été investigué. De plus, les potentielles améliorations seront également caractérisées par de l’imagerie fonctionnelle. L’étude des marqueurs sanguins permettra de savoir si le défaut du métabolisme hépatique à une origine développementale. D’une façon plus générale, pour une recherche fondamentale, les résultats obtenus devraient également permettre d’approfondir les connaissances sur le rôle de cette protéine cible au cours du développement et son impact sur les défauts cognitifs des patients.

Procédures

Les femelles gestantes seront traitées avec la molécule par gavage tous les jours pendant la durée de la gestation. Le traitement sera administré 1 fois par jour, tous les jours durant la gestation (21 jours maximum) per os par gavage. Les animaux seront soumis à 3 tests de comportement qui permettent d'évaluer leur mémoire. Ces tests se déroulerons sur 4 jours, avec 1 session unique par jour. Chaque session dure de 8 à 15min suivant le test. Les souris recevront 4 anesthesies, -1 gazeuse pendant toute la durée de l’imagerie ophtalmique, 15 minutes maximum. -1 anesthésie gaseuse complementée par une analgesie pour l'imagerie par resonnance magnétique (IRM) - 1 anesthesie pour effectuer une fixation du cerveau ou une anesthésie de quelques minutes par inhalation pour un prelevement sanguin. La production des animaux traités in utero ainsi que les tests de comportement et les analyses ophtalmologiques seront fait dans l'EU235. L'IRM, les prelevements de sang et les fixations des cerveaux au PFA seront fait dans l'EU466.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont l'introduction d'une canule de gavage pour l'administration des molécules par voie orale. Cette douleur sera accentuée à cause de la répétition des gavages, au maximum 21 fois, soit 1 gavage par jour de gestation. L’électrorétinographie implique une anesthésie longue (30-45 minutes) obtenue par injection d'anesthesique. L'IRM se fait sous une anesthésie gazeuse avec analgésie, necessitant une injection. Le prélèvement de sang se fait sous anesthésie gazeuse, pouvant induire une angoisse chez l'animal. Les test de comportement nécessite de placer les souris dans des sytèmes quelles ne connaissent pas, ce qui peut engendrer un stress.

Devenir

Tous les animaux sont mis a mort. Des organes seront prelevés pour études.

Remplacement

La compréhension des mécanismes ainsi que les origines développementales des pathologies génétiques associées à des retards mentaux requièrent l’étude d’un organisme vivant dans son intégrité et sa globalité et il n’existe donc pas de méthode autre que l’étude in vivo. La souris est une espèce physiologiquement et génétiquement proche de l’Homme dans laquelle nous pouvons réaliser les manipulations génétiques pour obtenir ces modèles de pathologies humaines.

Réduction

Le taux de transmission de la trisomie dans ce modèles souris et d’à peine 30%. 1 portée compte en moyenne 6 petits dont 2 trisomiques. Pour assurer la production des animaux, il faut accoupler 40 animaux femelles au total pour le traitement au cours de la gestation. Il faut multiplier ce chiffre par 2 pour avoir des mâles et des femelles, car l’analyse IRM montre des différences significatives en fonction du sexe. En effet, il nous intéresse de connaître la différence d’action que peut avoir la molécule inhibitrice sur des souris de sexes différents. Les effets du genre sur l’action de la molécule pourront ainsi être étudiés. La taille des groupes a été déterminée grâce aux résultats de nos précédentes études qui nous ont permises de déterminer le nombre minimum d’animaux à utiliser. Comme les tests comportementaux sont sans contraintes, certains animaux ne répondront pas, c'est pourquoi nous testeront 4 animaux de plus dans chaque groupe.

Raffinement

Dans notre étude précédente, l’administration répétée pendant 19J par gavage chez l’adulte de cette molécule n’a pas montré d’effets délétères chez les animaux traités. Un suivi des femelles sera cependant réalisé sur la totalité de l’expérience, notamment durant la période gestationnelle où aura lieu le traitement. Un arbre décisionnel basé sur le reflet de la douleur chez la souris sera utilisé pour ne pas prolonger des souffrances éventuellement constatées. Les conditions d’élevage seront améliorées pour les femelles gestantes pour leur permettant de faire un nid plus complexe et ainsi de mieux gérer leur exposition à la lumière et aux menaces perçues. De plus, un tube de transfert sera placé dans les cages pour manipuler les animaux sans les toucher et servira également comme enrichissement du milieu durant toute l’expérience. Les animaux seront ensuite sevrés de leur mère à 4 semaines et hébergés par groupe de 4 ou 5 pour leur assurer une vie sociale. Lors des tests ophtalmiques, du gel ophtalmologique sera appliqué sur les deux cornées dès que l’animal sera endormi, ainsi qu’à la fin de la séance d’imagerie, afin d’éviter tout dessèchement cornéen. Le transport se fera dans des cages sécurisées dédiées au transport avec nourriture et eau gélifiées. Une habituation de deux semaines avant les acquisition IRM sera mise en place. L’animal sera placé sur un coussin chauffant pendant l’imagerie et jusqu’à son réveil. Durant l’examen d’IRM une anesthésie est utilisée afin de réduire au maximum le stress de l’animal. La température et la respiration des animaux sont en permanence surveillées par un système de monitorage et les animaux sont maintenus à une température optimale grâce au système de chauffe berceau de l’IRM. En cas de chute de la température et/ou de la respiration non gérable, l’acquisition en cours est immédiatement interrompue et l’animal est sorti de l’IRM. Il est alors placé dans une cage mis sous une lumière chauffante jusqu’à son réveil, sous surveillance. Le transport se fera dans des cages sécurisées dédiées au transport avec nourriture et eau gélifiées et sera pris en charge par un transporteur. Une habituation de deux semaines avant les acquisition IRM sera mise en place.

Choix des espèces

La souris (Mus musculus) est l’espèce de choix pour générer des modèles de maladies humaines. Son anatomie, sa physiologie et la génétique sont bien connues. De plus, les méthodes pour la manipulation génétique de ces animaux sont les plus développées. La nécessité d’utiliser des transgéniques est liée à l’absence de tout mutant spontané dans une espèce de mammifères qui correspond à la maladie humaine. Les femelles qui seront traitées durant leur gestation, utilisées pour générer les groupes d’animaux, seront accouplées à partir de 8 semaines, dès la maturation sexuelle atteinte. Les animaux issus de ces croisements, seront utilisés dès le début de la gestation. Le but de l’expérience étant de réduire les deficits qui ont lieu in utero, pendant la gestation chez les souris trisomiques. Après la naissance, les animaux sont sevrés à 4 semaines. Les femelles porteuses seront mises à mort à ce stade. Les nouveaux nés seront gardés jusqu’à 3 mois, âge adulte, auquel ils seront évalués dans différents paradigmes. C’est aussi l’âge où le développement cérébral est complet et où le comportement exploratoire et les aptitudes de mémorisation sont présentes.