Recherche fondamentale

Pour tester vaccins, anticorps et antiviraux contre le SARS-CoV-2, 5 660 souris porteuses du récepteur ACE2 humain sont utilisées dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré à sévère, toutes tuées à l'issue. La majorité des études recourt au modèle dit sévère, dans lequel l'infection provoque une maladie mortelle, une perte de poids allant jusqu'à 30 % et une survie moyenne de cinq jours. Les souris reçoivent jusqu'à cinq inoculations et trois prélèvements sanguins, certaines subissant une chirurgie ou une mesure de fonction pulmonaire sans réveil. Le porteur présente ce modèle létal comme une "opportunité unique", faute d'équivalent chez d'autres espèces.

Objectifs

Depuis la fin de l'année 2019, la pandémie de COVID-19 s'est propagée dans le monde entier, causant plus de six millions de décès et affectant plusieurs centaines de millions de personnes. Cette maladie, causée par la transmission du virus SARS-CoV-2, se manifeste par différents symptômes. Les formes légères se caractérisent principalement par de la fièvre, de la toux, de la fatigue, des pertes de goût et d'odorat. Les formes les plus graves sont associées à un syndrome de détresse respiratoire aiguë, et une défaillance de plusieurs organes de très mauvais pronostic. Des recherches intensives ont permis des progrès importants dans la compréhension des mécanismes sous-tendant les manifestations cliniques. Cependant, il n’existe toujours pas de traitement totalement efficace contre la COVID-19. Le récepteur ACE2, nécessaire à l’entrée du virus SARS-CoV‑2 dans les cellules de l’hôte, est une protéine clé dans les mécanismes à l’origine de la maladie. Il est. Parmi les différents modèles d’étude précliniques utilisés dans la recherche de vaccins et molécules thérapeutiques, les modèles de souris génétiquement modifiées pour l’expression du récepteur ACE2 humain sont sensibles à l’infection par le virus SARS-CoV-2, et permettent une analyse expérimentale de la COVID-19. Certains de ces modèles dits ‘sévères’ développent après infection une forme létale de la maladie causée notamment par une réponse hyper-inflammatoire hors de contrôle. D’autres, dits ‘modérés’, développent une forme légère de la maladie. L’objectif de ce projet vise à la mise en place de modèles souris d’infection (sévère et modérée) au SARS-Cov-2 pour permettre d’étudier l’infection d’une part, et d’évaluer d’autre part une large gamme de stratégies de prévention et de traitements potentiels (vaccins, anticorps, anti-viraux, anti-inflammatoires) avant passage en phase clinique chez l’humain. Ce modèle, génétiquement modifié pour exprimer le récepteur ACE2 humain, permettra le suivi des paramètres immunologiques de l’infection, y compris avec des variants d’intérêt récents du virus. Du fait de sa petite taille de l’accessibilité facilitée à des modèles génétiquement modifiés, le modèle murin permet d’évaluer une large gamme de candidats médicaments pour traiter la cause (l’infection par le virus SARS-CoV-2) et les symptômes de la maladie induite après infection. Il permet donc en première intention, d’éviter le recours à des modèles plus complexes à mettre en œuvre.

Bénéfices attendus

Dans le contexte actuel de la pandémie COVID-19, il est urgent de pouvoir procéder à l’évaluation de traitements contre le virus lui-même ou contre les atteintes conséquentes à l’infection (respiratoires, vasculaires, neurologiques, cardiaques, inflammatoires). En permettant d’accroitre la capacité d’accès à plusieurs modèles pertinents de la maladie induite par l’infection au SARS-CoV-2, ce projet permettra d’augmenter significativement les options d’évaluation de nouvelles stratégies de traitement variées et adaptées à des situations cliniques (modérées et sévères) diverses. Dans le cadre de ce projet, nous mèneront à bien les campagne d’évaluation de composés candidats, avec l’objectif de permettre l’identification rapide de nouveaux produits efficaces contre SARS-CoV-2. A plus long terme, et ce, dans le cadre du projet collaboratif entre les différents partenaires du projet, de nouvelles approches technologiques en imagerie seront établies, permettant d’accroitre nos connaissances sur la réponse immunitaire mise en œuvre chez la souris dans le cadre d’infections causées par des pathogènes aéroportés.

Procédures

Les animaux de chaque étude seront soumis à plusieurs inoculations de composés tests, d’inoculation (au maximum 5 injections durée des interventions inférieur à 2min par animal). De plus, des prélèvements sanguins pourront être effectués sur les animaux (au maximum 3 prélèvements; durée des interventions inférieur à 2min par animal). Des procédures chirurgicales pourront être effectuées sous anesthésie, d’une durée de 15 minutes maximum par animal avant euthanasie terminale. Des expériences permettant de mesurer la fonction pulmonaire seront également effectuées sous anesthésie (environ 10 minutes par animal, c'est une procédure sans réveil, effectuée sur une fraction minime des animaux).

Impact sur les animaux

Deux types de modèles murins de l’infection au SARS-CoV-2 (sévère et modéré) seront établis. La grande majorité des études fera appel à un modèle d’infection sévère. Dans les modèles sévères, l’infection au SARS-CoV-2 induit une pathologie létale (aboutissant à la mort) qui s’accompagne d’une perte d’activité et de poids (jusqu’à 30%), avec une survie moyenne de 5 jours. Dans les modèle modérés (moins bien décris dans la littérature scientifique), l’infection au SARS-CoV-2 induit une pathologie limitée qui se résout d’elle-même en 1-2 semaines, sans signe clinique macroscopique particulier chez les jeunes animaux. Une perte de poids transitoire (de l’ordre de 10% à 3 jours post-infection) a été rapportée chez les animaux plus âgés (30 semaines). De plus, des effets indésirables peuvent être observés suite à des traitements (inflammation ou nécrose au site d’inoculation, intolérance et toxicité des traitements).

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés en fin de procédure, afin de procéder à la collecte d’échantillons biologiques d’intérêt (notamment des tissues des voies aériennes).

Remplacement

L’utilisation des modèles de souris COVID-19, organismes vivant complexes à même de reproduire différents aspects de la maladie humaine, est indispensable pour faire progresser le programme d’évaluation de candidats thérapeutiques dans un contexte où la balance bénéfice/risque de nombreuses molécules peut se révéler négative in vivo malgré des résultats prometteurs obtenus in vitro. Le projet portant sur l’étude de la réponse immunitaire de l’organisme et l’évaluation de traitements, il est impossible de remplacer l’animal par un modèle ne représentant que partiellement un organisme. L’utilisation de ces modèles intervient en seconde ligne après l’évaluation des candidats médicaments in vitro dans plusieurs systèmes expérimentaux (biochimie, culture de lignées cellulaires, avec utilisation de plusieurs variants d’intérêt du SARS-CoV-2). En l’absence d’une efficacité auparavant démontrée in vitro, les candidats médicaments ne seront pas testés in vivo. La sélection préalable des candidats in vitro permet de réduire drastiquement le nombre de produits à tester in vivo.

Réduction

En nous basant sur des études antérieures sur le modèle hamster COVID d’une part, et sur les études effectuées sur un modèle murin sévère d’infection d’autre part, nous avons établi des effectifs de lots de 15 animaux pour pouvoir observer des différences statistiques entre groupes. Dans chaque lot, une fraction des animaux sera utilisée pour évaluer la charge virale pulmonaire et des paramètres de réponse immunitaire, et une autre fraction sera utilisé pour évaluer la survie à long terme (2 semaines) prodiguée par le traitement en cours d’évaluation. Les comparaisons des données des différents groupes d’animaux seront réalisées au travers d’analyses statistiques adéquates.

Raffinement

L’hébergement des animaux sera réalisé dans des portoirs ventilés. Suivant nos observations, nous pourrons augmenter l’enrichissement des cages (deux cylindres au lieu d’un) ou diminuer le nombre d’animaux par cage (tout en évitant les individus seuls). . Un suivi clinique quotidien (a minima sur les 7 premiers jours de l’infection) des animaux avec pesée & évaluation des paramètres cliniques permet de s’assurer de l’évolution des signes cliniques de l’infection. Une grille de score clinique sera mise en œuvre, en nous basant sur les observations et pratiques déjà établies par d’autres collaborateurs académiques. Les critères suivis incluent l’apparence physique, la perte de poids, la mobilité et le comportement et permettent de déterminer un score clinique non dommageable, léger, modéré ou sévère. Une euthanasie préventive sera effectuée pour éviter des souffrances inutiles si les animaux présentent une forte perte poids ou un score clinique sévère. En cas de perte de poids intermédiaire, la nourriture et de l’eau gélifiée seront disposés en fond de cage ainsi qu’une réhydratation par injection sous-cutanée quotidienne. Prise en charge analgésique et anesthésique sur les gestes techniques le nécessitant.

Choix des espèces

Les souris génétiquement modifiées pour l’expression du récepteur ACE2 humain permettent d’accéder à une gamme de modèles expérimentaux reproduisant une pathologie soit sévère, soit modérée, après infection au SARS-CoV-2. Elles présentent l’avantage de pouvoir être explorées expérimentalement grâce à de très nombreux outils de biologie cellulaire et moléculaire, ce qui n’est pas le cas du modèle hamster syrien doré. Du fait de sa petite taille, et de l’accessibilité facilitée via des éleveurs agréés, le modèle permet, en première intention, d’éviter le recours à des modèles plus complexes à mettre en œuvre, comme les primates non-humains. Il est à noter que les modèles chez lesquels une pathologie sévère est obtenue n’ont pas d’équivalent dans d’autres espèces animales, et représentent donc une opportunité unique pour étudier une pathologie de type COVID. Les animaux utilisés pour ce projet seront âgés de 8 à 12 semaines (stade adulte), comme décrit jusqu’à maintenant dans la littérature scientifique disponible sur le sujet. Dans certains cas, il pourra être envisagé d’utiliser des animaux plus jeunes ou plus âgés, pour potentiellement reproduire des aspects de la maladie spécifiquement observés chez des individus humains jeunes ou âgés, respectivement.

Exposées sans contact à un rat prédateur ou à un congénère agressif, soumises à des chocs électriques aux pattes, à une contention prolongée, à une séance de nage ou à dix jours d'isolement, 1 660 souris et 8 rats seront tous tués, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré à sévère. Certaines subissent en plus jusqu'à trois chirurgies cérébrales, ou une ligature du nerf sciatique provoquant une douleur chronique pendant trente jours. Les huit rats ne sont pas étudiés, ils servent de stimulus de peur, et une souche de souris est choisie pour son agressivité. Le porteur affirme que les fonctions visées, mémoire et peur, rendent l'animal vivant "incontournable".

Objectifs

L’objectif de ce projet est d'étudier les circuits neuronaux sous-jacents à l’atténuation de souvenirs traumatiques. Cela est important parce que les expériences traumatisantes génèrent de souvenirs très intenses qui souvent dégénérer en e trouble de stress post-traumatique. Malgré la fréquence élevée de ce trouble, les traitements disponibles sont pas très efficaces, ce qui indique que c’est nécessaire de mieux comprendre les mécanismes neuronaux sous-jacents à l'atténuation de la mémoire traumatique. Dans cette étude on va étudier l’atténuation de souvenirs traumatiques induits par l'exposition à des menaces naturelles, comme l’exposition à un prédateur ou à un congénère agressif. Cela nous permettra d’identifier les réseaux de neurones et les mécanismes neurophysiologiques nécessaires au bon fonctionnement de ce phénomène d’atténuation. Ce travail pourra contribuer au développement de stratégies thérapeutiques pour soulager les individus affectés par le trouble de stress post-traumatique chez lesquels l’extinction des souvenirs traumatiques est déficitaire.

Bénéfices attendus

Cette étude aidera à comprendre comment le cerveau peut se remettre de souvenirs traumatisants et atténuer les fortes réponses émotives qui y sont associées. Ce qui est unique dans ce projet, c'est qu'il modélisera cela en utilisant les souvenirs naturels de peur des souris résultant d’une exposition à un prédateur ou à un congénère agressif. Cela modélise avec plus de précision que les études classiques la complexité des traumatismes rencontrés en clinique. Ce faisant, notre projet permettra d'étudier les déficiences neurales à l'origine des déficits d'extinction et, à terme, de développer des cibles pour une thérapie spécifique dirigée contre le syndrome de stress post- traumatique.

Procédures

Notre projet implique des chirurgies cérébrales (la procédure chirurgicale dure au maximum 45 minutes. Temps de récupération post-chirurgicale complète max 5 jours ; les souris subiront un maximum de trois interventions chirurgicales espacées d'au moins une semaine). Certains souris subiront aussi des stress physiques (stimulation électrique aux pattes provoquant la peur (3 min), ligature du nerf sciatique provoquant une douleur chronique (max 30 jours) et/ou psychologiques d’une durée de maximum 10 minutes (contention prolongée, exposition sans contact à un prédateur, exposition à un congénère agressif, séance de nage). Enfin certains animaux seront isolés pour maximum 10 jours.

Impact sur les animaux

- Extinction éthologique: Isolement (max 10 jours, modéré) + exposition sans contact à un Prédateur/exposition à un congénère agressif/exposition à un stimulation électrique 0,8 mA, 2 secondes, 3 fois (modéré)= total modéré - Extinction éthologique (modéré) + 1 chirurgie stéréotaxique (modéré) = total sévère - Extinction éthologique (modéré)+ 3 chirurgie stéréotaxique (modéré) = total sévère - Extinction éthologique (modéré) + contention prolongée (moderé)+ séance de nage (moderé) = total sévère - Extinction éthologique (modéré) + ligature du nerf sciatique provoquant une douleur chronique (sévère)= total sévère La méthode de génotypage et d'identification pour totes les souris est fait par poinçonnage auriculaire.

Devenir

La mise à mort est prévue pour tous les souris expérimentales afin de prélever les cerveaux pour l'analyse biologique. Les souris CD1 et les rats seront mises à mort à la fin de chaque procédure (ils ne peuvent pas être conservée d’une procédure à l’autre parce que le délai entre les procédures nécessaire pour analyse des données est trop long).

Remplacement

Du fait des du sujet de ce projet, qui est de comprendre de fonctionnes complexes du cerveaux comme la mémoire et la peur, l’utilisation d’animaux vivants reste incontournable. En effet, à l’heure actuelle, il n'existe pas de méthodes substitutives qui prévoit pas l’utilise d’animaux vivantes pour obtenir des données sur ces processus mentale, bien trop complexes pour envisager toute simulation informatique. Le modèle souris est idéal du fait de la proximité fonctionnelle entre son système nerveux central et celui de l’humain quant à ses capacités à créer des souvenirs émotionnels simples (auxquels nous nous intéressons, type conditionnement pavlovien) et de sa petite taille. Ceci explique également l’impossibilité d’utiliser des modèles animaux invertébrés, trop éloignés de l’humain pour raisonnablement étudier une réponse émotionnelle à un souvenir ainsi que trop éloignés dans la configuration du système nerveux central, critique à notre étude inter-régions.

Réduction

Nous allons utiliser le moins d'animaux possible tout en obtenant des résultats biologiquement et statistiquement significatifs pour notre projet. Nous utilisons des calculs statistiques pour déterminer combien d'animaux sont nécessaires, en nous basant sur des données déjà disponibles dans des études similaires. Toutes les procédures expérimentales ont été perfectionnées afin d’obtenir des taux de réussites les plus élevés possibles, par le biais par exemple : De la mise en place de techniques chirurgicales communes et du partage des connaissances de “savoir- faire”. D’une veille technologique et d’une régulière mise à jour des équipements. De l’utilisation d'animaux qui sont pas à corriger. Cela nous permet de produire le nombre exact d’animaux nécessaires aux procédures expérimentales sans avoir à éliminer les animaux superflus. Enfin, nous avons réalisé des études pilotes basées sur l'analogie avec la littérature qui ont permis d'estimer le nombre d'animaux nécessaires pour chaque expérimentation avec le logiciel G*Power en considérant un α = 0.05 et Puissance = 0.95 (la taille de l'effet a été calculée pour chaque type d’expérience).

Raffinement

Les tests comportementaux que nous proposons sont particulièrement sensibles au niveau de stress des souris. Nous portons donc une attention particulière au bien-être des souris à la fois dans les conditions d'hébergement (enrichissement des cages : maison, matériel de nidification, bâtonnet en bois à ronger)) et dans la conception des tests expérimentaux (réduction de la douleur et de l'angoisse infligée à son minimum nécessaire pour produire les comportements recherchés). Les protocoles de chirurgie utilisés répondent aux meilleurs standards de l’anesthésiologie et de la prise en charge de la douleur. L’hypothermie induite lors de ces protocoles est contrée par l’utilisation d’un tapis chauffant spécialement conçu. Les conditions de réveil sont particulièrement surveillées. Les animaux seront régulièrement manipulés afin de les familiariser aux expérimentateurs. Des points limites adaptés et précoces nous permettront également de réagir de manière anticipée à toute dégradation superflue du bien-être de nos animaux.

Choix des espèces

Les comportements que nous souhaitons étudier sont trop complexes pour justifier de l’utilisation d’espèces non mammifères (drosophile, poisson-zèbre, etc.). De même, les méthodes alternatives qui prevoiyent pas l’utilise d’animaux vivantes ne sont pas assez développées pour modéliser ni la mémoire, ni le fonctionnement du cerveau à si grande échelle. Par ailleurs, eu égard au nombre d’animaux requis, les rongeurs (et plus particulièrement les souris) s’imposent de par la facilité et la stabilité de leur élevage. La souris a également été préférée au rat pour deux principales raisons : -La littérature relative à la mémoire, incluant tous nos précédents travaux, est bien plus riche chez la souris que chez le rat. -Notre équipe est déjà formée sur la souris, notamment pour la réalisation des chirurgies. Ne pas changer de modèle nous permettra de conserver ce savoir-faire, et ainsi de ne pas sacrifier d’animaux supplémentaires pour adapter les chirurgies à un nouveau modèle animal. Enfin, la souris constitue un excellent modèle pour l’étude des conséquences du stress d’un point de vue physiologique, comportemental ou cellulaire. Les mécanismes moléculaires du stress ainsi que les propriétés neuronales de ces rongeurs au niveau des structures sous-corticales étudiées sont très proches de ceux du cerveau humain. Cela nous permettra de réaliser des études dont l’impact sera important pour la compréhension de l’atténuation des souvenirs aversifs, et ainsi de pouvoir mieux cibler les approches thérapeutiques. Dans cette étude, des rats vont également être utilisé. Ces rats sont utilisés comme stimulus aversif envers nos souris expérimentales et non directement comme sujets étudiés. Pour cette raison, le nombre de rats utilisés dans cette étude est extrêmement limité (

Pour tester des candidats médicaments contre la douleur chronique, 3 835 souris et 624 rats sont utilisés dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré à sévère, tous tués à l'issue. Le porteur inflige des atteintes du nerf sciatique, une incision de la voûte plantaire ou la ligature d'un nerf lombaire, et précise qu'aucune médication antalgique systématique ne sera appliquée puisque la douleur constitue le paramètre étudié. Les animaux qui perdent plus de 15 % de leur poids, qui présentent une paralysie de la patte opérée ou qui se blessent entre eux sont tués sans délai. Aucun placement ni aucune mise en liberté n'est prévu, la mise à mort servant, selon lui, à ne pas prolonger la douleur provoquée.

Objectifs

Une douleur qui dure plus de trois mois est définie comme chronique et en tant que telle représente un des problèmes de santé publique les plus importants dans les pays développés. Les douleurs chroniques affectent environ 20% de la population adulte, et sont pour la plupart résistantes aux traitements thérapeutiques actuels. De plus, l'utilisation de la morphine, molécule de référence pour le traitement de la douleur, est limitée en raison de l'apparition d'effets secondaires et de phénomènes de tolérance. Nous avons démontré que l’activation d’un récepteur neuronale spécifique est nécessaire et suffisant pour générer expérimentalement une douleur neuropathique (douleur liées aux nerfs) chez les rongeurs. Plus important encore, nous avons montré que, lorsque l’état de douleur neuropathique était installé, l'inhibition de ce récepteur suffisait à annuler les symptômes douloureux. De plus, nos découvertes récentes étendent le champ d’application aux maladies douloureuses pouvant être traitées avec des opioïdes (épargne morphinique) et élargissent le champ d’application des inhibiteurs de ce récepteur aux douleurs inflammatoires (DI). Ces résultats ont été publiés et fait l’objet de plusieurs brevets. Dans ce projet, l'implication de ce récepteur, nouvelle cible innovante dans les douleurs chroniques, sera étudiée. De façon plus précise, les effets de nouveaux antidouleur, des inhibiteurs de ce récepteur, seront générés et explorés dans des modèles d'étude des différents types de douleurs chroniques.

Bénéfices attendus

Ce projet a pour but, dans un premier temps, de compléter nos connaissances sur l’intégration de l’information douloureuse et son maintien, ainsi que d’amener de nouvelles clés à la compréhension des mécanismes autour de la douleur chronique. Ce travail, mené depuis maintenant plusieurs années, nous a déjà permis de mettre en avant un acteur essentiel dans les douleurs neuropathiques périphériques, mais surtout une cible potentielle pour de nouveaux composés thérapeutique. Le manque évident de traitement aux douleurs neuropathiques agit comme motivateur principal à ces travaux de recherche. Au vue de l’avancée de cet étude, il convient maintenant de développer nos composés antagonistes (bloqueur) au récepteur découvert et de tester leur efficacité sur les différents modèles de douleur (à la fois neuropathique et inflammatoire) dans le but d’avancer des candidats pré-cliniques pour le traitement des douleurs chroniques et réaliser ensuite des études cliniques chez l’homme.

Procédures

Les animaux pourront être soumis à 5 types de procédures chirurgicales différentes, induisant des douleurs neuropathiques ou inflammatoires. Les trois premières induisent des douleurs neuropathiques chez la souris et portent atteinte au nerf sciatique de manières différentes en fonction de la procédure, ces interventions durent entre 5 et 10 minutes et se font sur animaux anesthésiés par inhalation. La quatrième se fait également sur la souris et induit une douleur inflammatoire par une simple incision de la voûte plantaire, cette intervention dure 5 minutes et se fait sur animaux anesthésiés par inhalation. La cinquième se fait sur le rat et induit une douleur neuropathique par ligation (léger nœud) d'un nerf partant de la moelle épinière au niveau lombaire, cette intervention dure entre 15 et 20 minutes et se fait sur animaux anesthésiés par inhalation. Les prèlevements submandibulaires et de la veine caudale se feront sur animaux endormis et anesthésiés et durent approximativement 2 à 3 minutes.

Impact sur les animaux

La douleur étant le paramètre étudié, aucune médication antalgique ou analgésique systématique ne sera appliquée. D’autre part, des tests de toxicologie in vitro sont systématiquement réalisés sur nos composés avant tout test sur l’animal pour assurer la sûreté de nos produits. Aucun des composés déjà testés n’ont montré de problème de toxicologie, ni l’apparition d’effets secondaires sur l’animal. De ce fait, la douleur induite par nos différents modèles sera la seule nuisance pour les animaux. En cas de troubles comportementaux (perte de poids rapide supérieure à 15%, paralysie de la patte opérée, pilo-érection) suite à la chirurgie, les animaux seront euthanasiés sans délai afin d’éviter la mort par inanition. En cas de lésions dues à des attaques entre les animaux, ceux-ci seront séparés et/ou le milieu enrichi par ajout d’igloo. Si les attaques continuent et/ou les lésions sont trop importantes ou douloureuses pour l’animal, celui-ci sera euthanasié sans délai.

Devenir

La douleur chronique étant étudiée, et donc induite, chez ces animaux, le devenir de ceux-ci en fin de procédure expérimentale sera systématiquement la mise à mort afin de ne pas prolonger inutilement la douleur. Aucun placement ou mise en liberté n’est donc prévu pour ce projet.

Remplacement

A ce jour, il n'y a pas de modèles non animaux permettant d'étudier les mécanismes du système nerveux impliqués dans la transition entre douleur aiguë (court terme) et douleur chronique (long terme). Les effets pharmacologiques des molécules utilisées sur la chronicisation douloureuse, l'analgésie et l'état émotionnel, doivent être évalués au travers de systèmes intégrés par différents tests comportementaux, qui viennent appuyer et confirmer les données obtenues par des approches cellulaires. Il est donc indispensable d'avoir recours à des investigations sur l'animal afin de proposer des alternatives thérapeutiques pour une amélioration de la prise en charge de la douleur. La souris et le rat étant des mammifères dont la physiopathologie est proche de l'Homme, ces espèces seront utilisées dans le cadre du projet.

Réduction

Une stratégie par étape/boucle sera mise en place afin de minimiser le nombre d’animaux utilisés de manière rationnelle et efficace pour l’obtention de 2 candidats médicaments. Ainsi tous les antagonistes générés ne seront pas testés sur chacune des procédures, seulement les deux candidats médicaments devront être testés sur l’ensemble des procédures, ce qui réduit drastiquement le nombre d’animaux utilisés. Le nombre de rats et de souris par lot a été déterminé sur la base d’expérimentations précédentes réalisées. Ce nombre a été confirmé par le calcul de puissance via une analyse a priori à l’aide d’un logiciel. Le calcul de puissance à 80% indique un nombre de 8 rats par groupe pour observer une différence de 20% entre les animaux contrôles et les animaux traités. Pour les souris, le calcul de puissance à 80% indique un nombre de 13 souris par groupe pour observer une différence de 20% entre les animaux contrôles et les animaux traités.

Raffinement

Précédent chaque expérimentation, une habituation de minimum une semaine est réalisée au cours de laquelle les animaux sont placés dans la pièce expérimentale pendant minimum 1h et exposés aux différents tests sans application du stimulus nociceptif. Cela permet aux animaux de s’habituer à l’environnement et à l'expérimentateur limitant ainsi l’impact du stress (angoisse) lié à la procédure expérimentale. En outre, les rats seront soumis à une habituation supplémentaire d’une semaine au cours de laquelle l’expérimentateur manipulera chaque rat individuellement. Cette période d’habituation leur permettra de s’acclimater uniquement à l’expérimentateur et aux différentes contentions réalisées par celui-ci durant l’expérimentation. Ces périodes d’habituation sont fondamentales afin d’assurer une reproductibilité des tests nociceptifs et donc de limiter l’hétérogénéité des animaux, réduisant ainsi le nombre d’animaux utilisés. Par ailleurs, afin de limiter la douleur chez les animaux, toute expérience est limitée dans le temps (maximum 1 mois après la lésion). Afin de limiter la douleur pendant les procédures expérimentales, tout acte opératoire sera réalisé sous anesthésie gazeuse. Par ailleurs, les animaux sont gardés en cage collective (10 souris/cage) dans une animalerie dans laquelle la température et l'hygrométrie sont contrôlées. Les locaux sont en légère surpression, les cages possèdent des couvercles filtrants, et les animaux bénéficient d'un enrichissement du milieu (copeaux, igloos en plastique, bâtonnets de cellulose). Un suivi de l’animal sera également mis en place afin de déterminer les points limites les plus précoces. Une fois par semaine seront relevés : le poids de l’animal, l’aspect de son pelage, ses comportements ainsi que sa vitesse de respiration. Un score pré-établi associé à chacun de ces paramètres nous permettra de determiner si la fréquence de ce suivi devra être augmenté ou si l’animal devra être euthanasié afin d’éviter des souffrances trop importantes.

Choix des espèces

La souris et le rat étant des mammifères dont la physiopathologie est proche de l'Homme, ces espèces seront utilisées dans le cadre du projet. Les souris utilisées seront adultes et auront entre 6 et 12 semaines afin que les animaux ne soient ni en croissance ni en phase de vieillissement. Les rats seront utilisés entre 5 et 6 semaines pour les mêmes raisons citées ci-dessus.

Rendues obèses par un régime enrichi en graisse pendant un à quatre mois, opérées du cœur ou irradiées dix minutes sans anesthésie, 1 770 souris et 70 rats seront tous tués, dans des procédures d'un niveau de souffrance modéré à sévère. Le porteur décrit des risques d'arrêt cardio-respiratoire pendant la chirurgie, des arrêts cardiaques liés à l'insuffisance cardiaque provoquée, et un affaiblissement général après irradiation par perte du système immunitaire. Les tests métaboliques imposent huit prélèvements de sang à la queue en deux heures sur des animaux vigiles. Travaillant à l'échelle de l'organisme, le porteur juge "nécessaire" un modèle animal proche de la pathologie visée.

Objectifs

La fibrillation atriale est l’arythmie la plus fréquente en pratique clinique. Sa prévalence augmente avec le vieillissement de la population faisant craindre une épidémie dans les 50 prochaines années. La cardiomyopathie atriale définie une déformation du myocarde atrial, un remodelage du tissu et une désorganisation de la hiérarchie du tissu. A l’échelle fonctionnelle, les conductions électriques sont anormales et favorisent les troubles du rythme (arythmie). Récemment, il a été décrit une accumulation de tissu gras à l'épicarde de l'oreillette. Les maladies métaboliques comme l’obésité sont des facteurs de risques de la fibrillation atriale, dans lesquels ce tissu gras épicardique semble dégénérer et libérer des facteurs qui diffusent librement dans le myocarde. Une infiltration de cellules immunes est observée, perturbant l’environnement homéostasique. Quiescent dans le cœur sain, l’épicarde atrial est réactivé en réponse à un stress, et devient une source de progéniteurs capables de se différencier en myofibroblastes et en adipocytes. Un stress de l'environnement réactive les progéniteurs et induit une transformation de ces cellules en adipocytes qui composent le tissu gras. Aujourd'hui, rien n’est connu sur les échanges et l'impact des cellules inflammatoires avec les progéniteurs. Les objectifs sont d'identifier les cellules immunitaires infiltrées et de comprendre leur rôle.

Bénéfices attendus

Les projets portant sur la compréhension du changement de structure et de fonction de l'oreillette dans le contexte de l'obésité et de l'insuffisance cardiaque permettront de cibler le rôle de l'inflammation et ses conséquences dans le développement précoce des troubles du rythme atrial.

Procédures

Toutes les souris des lignées seront prélevées d'un petit bout de queue. La biopsie est déposée dans un tube. Une première partie des animaux (souris uniquement) sera mise sous régime enrichie en graisse pendant 1, 2 ou 4 mois. Nous réaliserons des tests métaboliques pour tester l'évolution de syndromes métaboliques impliquant une injection intrapéritonéale unique ou un gavage unique (quelques secondes sur animal vigile) suivi de la prise d'une goutte de sang répétée 8 fois en 2 heures au niveau de la queue (quelques secondes sur animal vigile). Des mesures cardiaques seront effectuées par un monitoring adapté (échocardiographie) qui dure 5 minutes par animal et des tests de troubles de rythme qui dure 5 minutes par animal seront aussi réalisés. Une seconde partie des animaux (souris et rats) subira une chirurgie cardiaque unique effectuée sous anesthésie générale et locale, avec une prise en charge analgésique multimodale. L'intervention est de 20 minutes. Des mesures cardiaques sous anesthésie seront effectuées par un monitoring adapté (échocardiographie) qui dure 5minutes par animal et des tests de troubles de rythme qui dure 5 minutes par animal seront aussi réalisés. Une troisième partie des animaux (souris uniquement) sera irradiée durant 10 minutes par animal non anesthésié. Le lendemain, elles sont transplantées avec des cellules issues de la moelle osseuse de souris donneuses par injection intraveineuse sous anesthésie. Elles seront ensuite mises sous régime enrichi en graisse pendant 1, 2 et 4 mois. A terme du régime, nous réaliserons des tests métaboliques pour tester l'évolution de syndromes métaboliques impliquant une injection intrapéritonéale unique ou un gavage unique (quelques secondes sur animal vigile) suivi de la prise d'une goutte de sang répétée 8 fois en 2 heures au niveau de la queue (quelques secondes sur animal vigile). Des mesures cardiaques sous anesthésie seront effectuées par un monitoring adapté (échocardiographie) qui dure 5 minutes par animal et des tests de troubles de rythme qui dure 5 minutes par animal seront aussi réalisés. En fin de période des procédures d'obésité (2 et 4 mois de régime), ou de chirurgie cardiaque (7jours, 1mois et 2 mois), l’ensemble des animaux seront anesthésiés, un prélèvement sanguin sera réalisé sous anesthésie immédiatement suivi d’une euthanasie selon une méthode réglementaire.

Impact sur les animaux

L'utilisation de lignées transgéniques nécessite l’identification génétique des animaux réalisée par un seul prélèvement à l’extrémité́ caudale (1-2mm) ce qui peut être source de stress et d’une douleur de courte durée. L’utilisation de régime obésogène provoque une prise de poids pouvant conduire à une obésité associée à diverses pathologies cardio-métaboliques. Les challenge métaboliques induisent un stress et une douleur de courte durée en raison des administrations et des quelques prélèvements d’une goutte de sang ainsi que des effets physiologiques tels qu’une hypo- ou une hyperglycémie durant quelques heures. La chirurgie peut conduire à des risques anesthésiques incluant : détresse respiratoire, hypothermie, arrêt cardio-respiratoire. Elle peut également engendrer des douleurs post-opératoires, des difficultés de déplacements et à s'alimenter. De plus, l'insuffisance cardiaque induite par la chirurgie peut conduire dans certains cas à des arrêts cardiaques. L'irradiation conduit à une perte du système immunitaire et donc à un affaiblissement général en plus d’un risque infectieux accru.

Devenir

La totalité des animaux seront euthanasiés à la fin des actes pour réalisation des prélèvements et analyses.

Remplacement

Les projets ont pour but de comprendre l’influence du métabolisme et de l'immunité sur l’activité cardiaque et le remodelage atrial. Comme nous travaillons sur les modifications à l’échelle de l’organisme, il est nécessaire d’utiliser un modèle expérimental proche de la pathologie ciblée dans notre étude. Toutefois, des biopsies de tissu provenant d'études antérieures seront utilisées pour ne pas reproduire les expériences. Des lignées de cellules seront aussi utilisées.

Réduction

La taille des effectifs est établie avec un calcul de puissance en amont et par la suite des analyses seront effectuées en plus du nombre d'animaux. Les lots d'animaux d'expérimentation sont 1770 souris et 70 rats ce qui fait la somme totale de 1840 animaux.

Raffinement

Afin de réduire le stress et l’anxiété, les animaux sont en cage par 5 avec du matériel d'enrichissement. Les souris rendues obèses seront surveillée quotidiennement, des tests de glycémie seront réalisés pour surveiller l'obésité et le diabète. La prise de poids est effectuée de manière hebdomadaire. Les points limites sont évalués par un personnel compétent, notamment sur l'aspect du pelage, le comportement et la mobilité. Dans le projet de l’insuffisance cardiaque, les animaux sont en cage par 5. Le jour de la chirurgie, ils sont anesthésiés puis rasés sur le thorax et désinfectés avec un antiseptique dermique. Une dose d'analgésique sera injectée en sous cutané chez l’animal 30 minutes avant la procédure chirurgicale et 10 minutes avant la fin de la procédure. De plus, une prise en charge de la douleur les 3 jours suivants sera également assurée au cours de la 1ère semaine, durant laquelle les animaux seront aussi nourris avec de la bouillie et l'apport d'eau sera facilité. Les souris seront surveillées quotidiennement et la prise de poids sera évaluée de manière hebdomadaire. Les points limites seront évalués quotidiennement par un personnel compétent et formé. Le comportement, la mobilité, la prise de poids, l'aspect du visage, l'aspect de la cicatrice seront des critères évalués quotidiennement par un scoring. Dans le projet de l’irradiation, les souris seront surveillées quotidiennement, une attention particulière sera effectuée sur la consommation de l’eau dans lequel un antibiotique sera ajouté pour contrôler la fragilité à l’infection. Une alimentation directement dans la cage pour faciliter l’hydratation en post-irradiation avec de la nourriture molle sera employée.

Choix des espèces

La souris est l’animal le plus approprié pour nos études concernant la réponse systémique dans le développement des arythmies cardiaques. Il s'agit du seul modèle dans lequel ont été générées des lignées déficientes pour l’expression de gènes d'intérêt. La souris permet de garantir l’homogénéité des résultats et la possibilité de surveiller le développement des complications cardiaques dans un espace de temps raisonnable. La souris est l'espèce pour laquelle la technologie de transgénèse est la plus fiable et la mieux établie. Le rat est l'animal le plus approprié pour nos études concernant l'isolement de cellules progénitrices de l"épicarde. Le modèle d'insuffisance cardiaque permet d'augmentere le nombre de cellules progénitrices in situ, de les isoler et de travailler par la suite in vitro. Souris et rats adultes de 8 semaines à 12 semaines d’âge. Ce stade de développement corrobore avec le début de l’âge adulte, un stade qui correspond au début du développement des maladies cardiovasculaires chez l’homme.