Recherche fondamentale

172 souris privées de système immunitaire vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une tumeur de gliome humain est greffée dans leur cerveau, suivie par imagerie de bioluminescence, puis un composé est injecté dans le cerveau et un anticancéreux administré par gavage, pour tenter de lever la résistance des glioblastomes au témozolomide. Le porteur invoque le secret d'un brevet pour ne pas décrire le composé et rapporte une sensibilisation de 45 % obtenue in vitro. Les souris sont tuées par perfusion de formol dans le cœur pour l'analyse histologique du cerveau.

Objectifs

Le glioblastome multiforme (GBM) est une tumeur cérébrale, à croissance rapide et dont le pronostic vital est mauvais puisque seulement 2% des patients survivent au-delà de 2 ans après le diagnostic. Les tumeurs sont constituées de multiples types cellulaires plus ou moins différenciés, parmi lesquels les rares cellules souches sont responsables de la résistance aux traitements anticancéreux et de la récurrence tumorale. La première phase du traitement consiste en une exérèse chirurgicale suivie de cycles répétés de radiothérapie et de chimiothérapie par prise orale de témozolomide (TMZ) permettant de ralentir la repousse tumorale. Le TMZ est l’anticancéreux le plus efficace à ce jour cependant les cellules cancéreuses deviennent résistantes au TMZ au fur et à mesure du traitement. Il n’existe pas d’alternative efficace au TMZ. Toute avancée permettant d’identifier des cibles moléculaires et cellulaires visant à réduire la capacité des cellules tumorales à résister au TMZ sera donc bénéfique pour les patients. Nous proposons d’utiliser un composé qui cible une molécule endogène des tumeurs cérébrales. Nous avons montré in vitro que ce composé et la stratégie utilisée permettaient de sensibiliser jusqu’à 45 % les cellules de gliomes à l’anticancéreux TMZ. Notre stratégie faisant l’objet d’un dépôt de brevet, nous ne pouvons pas donner plus de détail à l’heure actuelle car la plus stricte confidentialité est de rigueur. Nos données obtenues in vitro sur les lignées cellulaires de gliomes U251, U87 et T98G sont très encourageantes et nous proposons maintenant d’évaluer in vivo la capacité de notre traitement à sensibiliser les tumeurs au TMZ. Pour cela, le développement de tumeurs orthotopiques de gliomes, générées par injection de cellules tumorales humaines dans le cerveau de souris immunodéficientes est nécessaire (procédure expérimentale 1). Le développement tumoral sera suivi par imagerie de bioluminescence (procédure expérimentale 2) et le composé administré en intracérébroventriculaire (ICV) dès détection de la tumeur (procédure expérimentale 3). Les souris seront ensuite traitées par gavage avec le TMZ (procédure expérimentale 4) et suivies chaque semaine en bioluminescence pour mesurer le développement tumoral (procédure expérimentale 2). Lorsque les points limites seront atteints, les souris seront sacrifiées par perfusion intracardiaque de formol à 10 % (procédure expérimentale 5) et les cerveaux récoltés pour analyse histologique.

Bénéfices attendus

Le témozolomide (TMZ) est l’anticancéreux le plus efficace à ce jour pour traiter le glioblastome multiforme (GBM), cependant les cellules cancéreuses deviennent résistantes au TMZ au fur et à mesure du traitement. Il n’existe pas d’alternative efficace au TMZ. Toute avancée permettant d’identifier des cibles moléculaires et cellulaires visant à réduire la capacité des cellules tumorales à résister au TMZ sera donc bénéfique pour les patients. Nous proposons d’utiliser un composé qui cible une molécule endogène des tumeurs cérébrales. Nous avons montré in vitro que ce composé et la stratégie utilisée permettaient de sensibiliser jusqu’à 45 % les cellules de gliomes à l’anticancéreux TMZ.

Procédures

- implantation de tumeurs en intracérébrale (15 minutes par souris, 1 seule fois) ; - imagerie bioluminescente (10 minutes par souris,1 fois par semaine durant toute la pousse tumorale) ; - injection intracérébrale (10 minutes par souris, 1 seule fois lorsque la tumeur est bien établie) ; - gavage des souris (1 minute par souris, 1 fois par jour un semaine sur 2)

Impact sur les animaux

- Changement de l'état corporel (poids, pelage, écoulement oculaire/nasal) ; - Changement de comportement (posture, mobilité, automutilation) ; Comme décrit dans les points limites des procédures, ces effets indésirables sont cotés et l'animal est mis à mort s'il montre des signes de soufrances.

Devenir

Les animaux de chaques tâches sont gardés en vie à la fin des procédures 1, 2, 3 et 4 afin de pouvoir participer à la procédure suivante. Les animaux sont mis à mot à la fin de la procédure 5 car des analyses histologiques sont effectuées sur les cerveaux de chaque animal par la suite.

Remplacement

Nous avons montré in vitro sur des cellules de gliomes humains que le composé et notre stratégie sont efficaces. Nous continuons actuellement in vitro sur ces cellules toutes les études nécessaires à la caractérisation fine des mécanismes à l’origine de cette sensibilisation. Afin de déterminer si le traitement pourrait être utilisé chez l’Homme, il est nécessaire de le tester dans un organisme vivant. La souris NUDE est une souris mutante athymique qui présente une défaillance des lymphocytes T. La souris NUDE développe des tumeurs après greffe orthotopique de 200 000 cellules de U251. La souris NOD/SCID présente une défaillance des lymphocytes T et B et développe plus facilement des tumeurs à partir de petites quantités (1000) de cellules souches issues d’un gliome humain. Ces deux modèles murins sont immunodéficients ce qui limite le rejet des greffons de cellules de gliomes humains.

Réduction

Le nombre d’animaux a été déterminé en réduisant au maximum le nombre d’animaux utilisés afin d’obtenir des résultats significativement exploitables et valides.

Raffinement

Le composé et la stratégie ont été testés in vitro sur des cultures cellulaires. Ces expériences nous ont permis de déterminer des doses efficaces qui seront injectées in vivo. Toutes les procédures expérimentales seront réalisées dans un établissement autorisé et en stricte conformité avec le comité local de protection des animaux, les lignes directrices de l'UE (directive 2010/63/UE) et le Comité national français (2010/63) . Les souris utilisées seront des souris mutantes NMRI NUDE et NOD SCID. L’immunodéficience de ces souris permet le développement sans rejet des xénogreffes de cellules de gliomes humains. Les animaux seront hébergés et surveillés dans des conditions répondant aux critères relatifs aux soins et à l’hébergement des animaux de l’Annexe II du 1er février 2013 de l’arrêté fixant les conditions d’agrément. La conception et l’application des procédures expérimentales, le soin et l’hébergement des animaux seront effectuées par du personnel compétent et formé. La plus grande vigilance sera apportée aux animaux afin de prévenir, minimiser et/ou abroger la souffrance et le stress. Dans ce but, des points limites spécifiques à chaque expérimentation seront clairement établis afin de prendre les mesures nécessaires au soulagement ou à l'arrêt de de la souffrance de l'animal. De plus toutes les procédures possiblement traumatisantes sont effecturées sous anesthésie gazeuse, avec une gestion de la douleur adaptée à chaque situation (utilisation d'analgésique).

Choix des espèces

Les souris utilisées seront des souris mutantes NUDE et NOD/SCID. La souris Nude est athymique et présente une défaillance des lymphocytes T. La souris NOD/SCID présente une défaillance des lymphocytes T et B. Ces propriétés rendent les souris immunodéficientes ce qui limite le rejet des greffons de cellules de gliomes humains. Les animaux seront utilisés "à l'âge adulte" c'est à dire à partir de l'âge de 2 mois, les glioblastomes étant des tumeurs survenant à l'âge adulte.

160 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une instillation dans la trachée ou une exposition d'une heure en chambre d'aérosolisation pour reproduire une pneumonie à Tropheryma whipplei, l'agent de la maladie de Whipple. Le porteur indique que tout animal saignant ou respirant anormalement après l'instillation sera tué, et prévoit un analgésique en cas de signes de douleur. Les souris sont tuées pour prélever les organes et mesurer l'atteinte pulmonaire.

Objectifs

Tropheryma whipplei est l’agent de la maladie de Whipple, une maladie chronique systémique caractérisée par un syndrome de malabsoprtion, de la fièvre et des douleurs abdominales. Un certain nombre de données suggèrent que chez l’homme, l’infection résulte d’une transmission oro-fecale ou oro-orale. Les avancées en épidémiologique et techniques diagnostiques ont montré que T. whipplei étaient en fait responsable d’un large spectre d’infections et qu’à côté des infections chroniques, systémiques ou localisées, il existait des infections aigues et même un portage asymptomatique. Ainsi, il a été rapporté que chez l’homme, T. whipplei était un agent de gastroentérite, probablement au cours de la primo-infection. Des travaux de notre équipe avait alors montré qu’en infectant des souris par voie orale, on retrouvait T. whipplei dans les selles de manière transitoire et qu’elle induit une diarrhee passagere. Par ailleurs, nous avions également pu montrer qu’une lesion intestinale epitheliale prolongeait le portage de T. whipplei, aggravait de manière non significative la gastroenterite et permettait la colonisation de la muqueuse intestinale et une séro-conversion.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra de mieux comprendre la mise en place et la physiopathologie des pneumonies à T. whipplei. Il permettra également de développer des outils diagnostiques et éventuellement pronostiques de telles infections.

Procédures

Dans la procédure 1, les animaux seront soumis à une instillation intra-trachéale. Le tube flexible relié à une seringue à insuline sera inséré à 0.5-1 cm dans la trachée et la solution sera injectée (volume inférieur à 50 microlitres). Afin d'éviter que l'instillat ne s'échappe de la trachée, le tube sera maintenu en place 5 sec. Il sera retiré et la souris sera maintenue en position pendant au moins 30 secondes. Pour la procédure 2, les animaux seront exposés dans la chambre d'aérolisation pendant une heure.

Impact sur les animaux

En cas de signes de douleur, de souffrance ou d’angoisse suite à l’instillation intra-trachéale, un analgésique (buprénorphine) sera injecté en sous-cutané, à raison de 0.2 mg/kg de poids corporel en sous cutané. Les effets indésirables directs de la procédure 1 seraient une mauvaise instillation intratrachéale. Ainsi, tout animal qui saigne, qui présente une respiration anormale après récupération de l'anesthésie sera euthanasié.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés. En effet, les organes seront prélevés pour être analysés et évaluer l'impact de la pneumonie.

Remplacement

Il est nécessaire de tester nos observations dans un modèle de souris afin de se rapprocher des conditions physiopathologiques de la pneumonie induite par T. whipplei et de comprendre les mécanismes sous-jacents dans le but de fournir des pistes diagnostiques et thérapeutiques dans la prise en charge des patients.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisé sera réduit grâce à la mutualisation des techniques et analyses sur un même animal. De plus, de par notre expérience (effets modérés de l’infection à T. whipplei), nous avons déterminer le nombre de souris nécessaires à notre étude pour observer une différence statistique significative entre les groupes (p < 0.05) avec une puissance au moins supérieure à 80%.

Raffinement

La mise au point de procédures rigoureuses, la formation du personnel ainsi que le suivi quotidien de l’état de santé des animaux permettront le raffinement de ce projet. Ainsi, tout au long de l’étude, les animaux seront surveillés quotidiennement, ce qui nous permettra d’intervenir immédiatement dès le moindre signe de souffrance en envisageant l’utilisation d’antalgiques. Dès lors qu’un animal aura atteint un point limite, la souris sera euthanasiée dans le but de réduire toute douleur, souffrance et angoisse. Les animaux seront hébergés en groupe de cinq maximum, dans des cages équipées afin d’offrir un environnement enrichi et approprié.

Choix des espèces

La souris est le modèle animal de choix pour l’étude du système immunitaire. Afin de limiter les variations dues à des différences d’âge, des souris adultes de 6 à 8 semaines seront utilisées.

4200 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune reçoit une administration unique d'un candidat médicament, le plus souvent par gavage, avant un test d'activité locomotrice, puis un prélèvement de sang et de cerveau. Le porteur reconnaît des effets indésirables possibles comme des crampes abdominales ou une sédation, et justifie l'effectif par ce qui est "classiquement utilisé en expérimentation animale". Il décrit le recours à l'animal comme "nécessaire", faute de méthode alternative pour ces mesures sur le système nerveux.

Objectifs

Lors du développement d’un candidat médicament, il peut être pertinent d’évaluer si celui-ci peut induire des effets sur le niveau d’activité générale, l’activité locomotrice globale ainsi que les habitudes d’exploration chez la souris. La modification de l’activité locomotrice peut entraîner des biais pour l’évaluation correcte du candidat médicament dans certaines thématiques. Pour exemple, une diminution de l’activité locomotrice peut entraîner un comportement de type anxiolytique (une diminution de nombre de billes enfouies dans le test d’enfouissement de billes). Il est donc important de vérifier avant toute caractérisation des effets d’un candidat médicament dans ce type de modèle. L’objectif de ce projet sera d’étudier, chez la souris, l’effet d’un candidat médicament dans le test de mesure de l’activité locomotrice spontanée.

Bénéfices attendus

Les études animales précliniques reposent sur des modèles de rongeurs bien validés pour faciliter la compréhension des mécanismes et ainsi améliorer sa prise en charge. Ainsi, ce modèle animal peut être utile pour identifier les potentiels effets indésirables de nouveaux candidats médicaments sur l’activité locomotrice afin d’éviter de biaiser son développement.

Procédures

La collecte de sang et le prélèvement de cerveau sont des demandes fréquentes dans les études de recherche préclinique. Ils permettent de réaliser des mesures de paramètres biochimiques. Les différents prélèvements (sang + cerveau) sont effectués à la fin du test comportemental ; juste avant la mise à mort de l’animal.

Impact sur les animaux

Lors de l’administration d’un nouvel agent thérapeutique, certains effets indésirables tels que les crampes abdominales ou la sédation, peuvent apparaitre. Ainsi pour vérifier une éventuelle toxicité et en limiter les risques, les animaux sont suivis après injection. L’état général des animaux est évalué selon notre grille de surveillance pour détecter des signes éventuels de douleurs. De ce fait, si un animal atteint, à un moment donné de l'expérience, un de ces points limites définis, il sera immédiatement mis à mort. Les administrations sont réalisées une seule fois avant le test. Le mode et le nombre d’administrations des solutions sont déterminés en fonction des caractéristiques pharmacologiques des produits. La voie orale (gavage) est généralement privilégiée pour administrer le ou les produits étudiés parce que c’est celle qui sera prescrite chez l’homme. Le cas échéant, par exemple si le produit administré est destiné à être administré par d’autres voies chez l’homme, ou si sa biodisponibilité nécessite un autre mode d’administration, les voies intrapéritonéale, sous cutanée, intraveineuse ou intranasale peuvent être choisies.

Devenir

Pour des mesures de paramètres biochimiques, les animaux seront soumis à la fin de l’étude à un prélèvement sanguin et de cerveau.

Remplacement

A ce jour, il n'existe pas de méthodes alternatives pour étudier les effets potentiels induits (fonction motrice, l'exploration, l'anxiété, l'hyperactivité ou la sédation) par des médicaments candidats sur le SNC. Le recours à l’animal de laboratoire s’avère donc nécessaire.

Réduction

Le nombre d’animaux utilisés pour chaque étude est fonction du nombre de groupes et du nombre d’animaux par groupe nécessaire pour l’obtention de résultats statistiquement exploitables. Il correspond généralement à ce qui est classiquement utilisé en expérimentation animale. Les données sont présentées en moyenne et d'erreur standard de la moyenne (SEM). La différence entre les groupes est évaluée à l'aide de tests paramétriques : t de Student et de l'analyse de la variance (ANOVA). Une valeur de p ≤ 0,05 est considérée comme statistiquement significative. NB : Les tests paramétriques sont utilisés en première intention car présentant une puissance statistique supérieure aux tests non paramétriques c’est-à-dire permettant la mise en évidence d’une différence avec des effectifs plus faibles.

Raffinement

Nous portons une attention particulière au raffinement des conditions d’hébergement (enrichissement du milieu, soin aux animaux) et d’expérimentation (méthode de manipulation, durée du test), afin d’assurer à nos animaux des conditions de vie les meilleures possibles. Les animaux seront pesés et leur état général quotidiennement évalué selon notre grille de surveillance pour détecter des signes éventuels de douleurs. De ce fait, si un animal atteint à un moment donné de l'expérience, un de ces points limites définis, il sera immédiatement mis à mort.

Choix des espèces

Le répertoire comportemental des souris correspond aux domaines de recherche abordés, contrairement à des espèces présentant un système nerveux central moins développé. De plus, les rongeurs sont des modèles simples à élever et leur reproduction est relativement bien contrôlée. Les lignées utilisées sont : la souris Swiss et la C57Bl/6J De 5 à 10 semaines au moment du test. Les molécules développées sont destinées à des adultes.

30 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Après huit semaines de traitement par une molécule dans l'eau de boisson, elles reçoivent une injection de notexine, un venin, dans un muscle de la patte, ce qui provoque une blessure musculaire et une boiterie. Le porteur indique administrer un analgésique et présente cette étude comme le prolongement fonctionnel de travaux antérieurs sur la régénération musculaire. Les souris sont tuées quatorze jours après la blessure pour analyser le muscle isolé.

Objectifs

L’objectif de ce projet est d’analyser d'un point de vue fonctionnel (fonction contractile) les effets d'une molécule d'intérêt, le X309, sur la régénération musculaire après blessure musculaire chez un animal sain.

Bénéfices attendus

Des études antérieures ont montré, d'un point de vue moléculaire et histologique, les effets bénéfiques du X309 sur la prolifération de cellules souches et sur la régénération musculaire après blessure chez un animal sain. L'objectif de ce projet est donc d'évaluer l'impact fonctionnel de ces effets sur les capacités contractiles du muscle isolé. Ainsi, la mise en évidence potentielle d'un gain de fonction, associée à l'amélioration moléculaire et histologique du tissu musculaire, renforcera l'intérêt thérapeutique de cette molécule dans le cas de dégénérescence musculaire.

Procédures

Les souris seront placées sous traitement X309 par eau de boisson à partir de 6 semaines d'âge jusqu'à 14 semaines d'âge soit 8 semaines de traitement. A 12 semaines d'âge, tous les animaux de cette étude seront soumis à une injection de notexine dans le muscle tibialis anterior de la patte postérieure gauche, à l'origine d'une blessure musculaire. Cette opération sera effectuée une seule fois par animal, l'intervention dure en moyenne 10 minutes, et sera effectuée sous anethésie gazeuse (isoflurane) et après une injection d'antalgique (Buprénorphine).

Impact sur les animaux

Ce modèle de lésion musculaire suite à l'injection intramusculaire de notexine est reconnue sans toxicité systémique. Néanmoins, la blessure musculaire peut entrainer de l'inconfort, avec une perte de fonction du muscle engendrant une boiterie.

Devenir

L'exploration des propriétés contractiles sur muscle isolé, 14 jours après l'induction de la blessure musculaire, nécessite l'euthanasie préalable des animaux.

Remplacement

Il n'existe actuellement aucun modèle alternatif non animal pour évaluer les effets délétères d'une lésion musculaire sur la fonction contractile d'un muscle isolé et donc les bénéfices éventuels de traitement pharmacologique sur ces atteintes. Aussi, le modèle de lésion musculaire induite chez les rongeurs par injection intramusculaire de notexine est bien documenté dans la littérature scientifique et est un modèle d'étude reconnu.

Réduction

Le nombre d’animaux estimé dans ce protocole est suffisant pour justifier d’une pertinence scientifique, et est réduit au maximum tout en tenant compte de la validité statistique, des contraintes du modèle et des approches expérimentales.

Raffinement

Les animaux seront hébergés selon la règlementation en vigueur. Le modèle de lésion musculaire suite à l'injection intramusculaire de notexine est reconnu sans toxicité systémique. cependant, la blessure musculaire peut entrainer une douleur et de l'inconfort, avec une perte de fonction du muscle engendrant une boiterie. Aussi, un antalgique (buprénorphine) sera administré par voie intra-péritonéale avant l'injection de notexine. Dans les jours suivants l'opération, les animaux seront également observés 2 fois par jour, et si un inconfort est observé une nouvelle injection de buprénorphine sera effectuée. Des granulés de nourriture seront également disposés dans la cage pour éviter aux souris d'avoir à s'accrocher aux grilles, afin de limiter aux maximum les conséquences de la perte de fonction musculair

Choix des espèces

le modèle de lésion musculaire induite chez les souris par injection intramusculaire de notexine est bien documenté dans la littérature scientifique et est un modèle d'étude reconnu. Les animaux seront traitées de 6 semaines d'âge à 14 semaines d'âge, et la lésion musculaire par injection de notexine sera induite à 12 semaines d'âge. Ce projet a pour objectif de compléter une étude ayant mis en évidence les effets du X309 sur la régénation musculaire d'un point de vue histologique et moléculaire. Le modèle animal, la durée du traitement, les stades de lésion et d'exploration sont donc identiques à ceux de cette précédente étude.

720 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une injection virale et l'implantation d'une fibre optique dans le cerveau sous anesthésie, puis des séances de stimulation magnétique transcrânienne et d'inhibition optogénétique, dans un modèle de dépression, pour identifier les circuits impliqués dans l'effet du traitement. Le porteur affirme à plusieurs reprises un "impact faible" voire nul sur le bien-être des animaux non-humains, malgré la chirurgie cérébrale et le modèle de dépression. Les souris sont tuées par perfusion dans le cœur pour vérifier le placement des fibres.

Objectifs

Les troubles dépressifs sont la principale cause d’invalidité dans le monde. Cependant l’efficacité des antidépresseurs est insuffisante chez un grand nombre de patients, ce qui nécessite une meilleure caractérisation des mécanismes neurobiologiques de la maladie ainsi que l’investigation de thérapies alternatives. La stimulation cérébrale magnétique transcrânienne répétée (rTMS) permet de modifier durablement l’activité cérébrale d’une région corticale ciblée via l’application d’une série d’impulsions magnétiques. Ses mécanismes d’action restent peu connus. L’objectif du projet est dans un premier temps de caractériser les effets de la rTMS par photométrie de fibre dans le cerveau de la souris (technique expliquée dans le déroulé du projet). Cette technique permet de suivre en direct l’activité d’une population neuronale à l’échelle d’une région cérébrale. La région d’intérêt à stimuler est le cortex préfrontal médian (mPFC), car il a été montré dans notre équipe que la rTMS du mPFC permet l’amélioration de certains phénotypes dépressifs dans un modèle murin de dépression. Cependant, le rayon d’action de la sonde que nous utilisons pour la rTMS n’a pas été décrit systématiquement in vivo, d’où la nécessité de caractériser la rTMS avec une technique permettant de suivre en direct les modifications de l’activité neuronale. Dans un second temps, l’objectif sera de caractériser plus en détail l’effet thérapeutique des stimulations. Une fois que nous aurons mieux caractérisé la stimulation et ciblé avec plus de précision le mPFC par rTMS, nous allons investiguer quelle projection du mPFC est impliquée dans l’amélioration des phénotypes dépressifs après rTMS. En particulier, le mPFC projette directement vers l’amygdale et le striatum ventral, et indirectement vers l’hippocampe. Ces trois régions et le mPFC étant dérégulées dans la dépression, il est important de déterminer le rôle de chacune de ces projections dans la réponse thérapeutique à la rTMS. Pour cela, nous allons d’abord caractériser la connectivité fonctionnelle au repos 3 jours après la fin d’un traitement de 5 jours consécutifs de rTMS du mPFC. En s’appuyant sur ces résultats, nous allons ensuite étudier l’impact d’une inhibition optogénétique des projections du mPFC vers l’amygdale, l’hippocampe, et le striatum ventral. L’inhibition de ces projections une à une pendant le traitement par rTMS nous permettra d’identifier quelle(s) projection(s) est impliquée dans la réponse thérapeutique.

Bénéfices attendus

Ce projet pourra permettre une meilleure utilisation de la stimulation magnétique dans les modèles précliniques de maladies neuropsychiatriques murins grâce à une caractérisation plus détaillée de la seule sonde disponible pour les rongeurs (initialement mise au point pour le modèle rat). En se basant sur ce meilleur contrôle de la stimulation, cette étude pourra permettre d’identifier la (ou les) projection du mPFC ayant un effet dans le rétablissement des phénotypes anxieux et/ou dépressifs. Cela est important pour mieux comprendre les effets de la rTMS chez l’homme et l’animal, mais aussi pour développer de potentielles approches thérapeutiques plus spécifiques dans une approche translationnelle.

Procédures

Tous les animaux seront soumis à des injections virales et à l’implantation de fibre optique sous anesthésie générale (isoflurane), l’intervention durant environ 90 min. Une seconde intevention sous anesthésie générale est la rTMS, qui n’est pas invasive et consiste à placer la sonde magnétique à proximité du crâne de l’animal. 640 animaux au total suivront cette procédure, qui dure environ 10 min et est répétée sur 5 jours consécutifs. Une dernièree intervention sous anesthésie générale également est l’inhibition de l’activité neuronale par optogénétique, qui se fera pendant la rTMS (sur la même durée, 10min) via la fibre optique préalablement implantée et connetée à générateur délivrant des pulses de lumière (10Hz, 10ms) sur une durée de 500ms pendant 20s.

Impact sur les animaux

Peu d’effets indésirables sont à prévoir dans le projet. Le modèle de dépression que nous envisageons d’utiliser a un impact faible sur le bienêtre des animaux. La rTMS n’a pas d’impact sur le bien-être. La chirurgie permettant l’injection du vecteur viral puis l’implantation de la fibre optique pour la photométrie et l’optogénétique a un impact léger sur le bienêtre animal, les animaux récupérant rapidement de ce type de chirurgie, et l’encombrement et le poids de l’implant (canule, et fibre pendant les enregistrements) étant faibles : de nombreux laboratoires ont déjà utilisé ce type d’approche sans encombre sur l’animal mobile et éveillé sans gêne majeure.

Devenir

Tous les animaux seront mis à morts lors de la perfusion intracardiaque . Cette procédure est nécessaire pour la caractérisation histologique de l’expression des vecteurs viraux et du placement des fibres optiques.

Remplacement

Aucune méthode alternative in vitro n’est disponible à ce jour pour répondre à la problématique posée. Le stress chez l’animal, comme modèle de pathologie psychiatrique humaine, repose sur l’observation du comportement de l’animal vivant. L’étude de la réponse cérébrale et comportementale à la rTMS nécessite également l’utilisation d’animaux.

Réduction

Les effectifs sont optimisés, les analyses tissulaires nécessitent une taille d’effectifs suffisante compte tenu de la variabilité inter-individuelle (n=20 sujets par groupe expérimental en tenant compte du taux de succès des chirurgies évalué à ~70%). De plus, la rationalisation des procédures permet d’optimiser l’utilisation des échantillons cérébraux prélevés. Les phases de mise au point des chirurgies (étapes 1) et 2) dans la description du projet) font partie de cette optimisation afin de réduire le nombre d’animaux dans les étapes ultérieures, et seront arrêtées une fois la technique mise au point.

Raffinement

Les conditions d’élevage des animaux seront optimales au regard des normes en vigueur avec enrichissement du milieu (cabanes plexiglass et cartons, tubes). Les animaux recevront un traitement analgésique avant, juste après et 24 à 48h suivant l’intervention, puis si nécessaire un traitement antibiotique. Chaque animal est placé sur une couverture thermorégulée pour éviter toute hypothermie. Les cornées sont protégées de la déshydratation. L’anesthésie gazeuse est ici privilégiée pour mieux contrôler la profondeur d’anesthésie et pour une meilleure récupération post-opératoire. Une surveillance post-opératoire d’une semaine est réalisée pour suivre chaque souris et intervenir si nécessaire.

Choix des espèces

Les similarités entre la neurobiologie humaine et celle de la souris, ainsi que l'expérience du laboratoire dans l'évaluation comportementale des rongeurs, l’implémentation d’un modèle de dépression et de neurostimulation, ainsi que la possibilité d’utiliser des vecteurs viraux permettant l’utilisation de l’optogénétique font de la souris le modèle le plus pertinent. Les animaux seront adultes (âgés d’environ 8 semaines ou plus) au début de l’étude. Justification : il s’agit de comprendre ces phénomènes dans un cerveau adulte (8 semaines correspondant au début de l’âge adulte chez la souris.

160 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections intrapéritonéales de tamoxifène puis d'un inhibiteur, un gavage à l'huile d'olive et des prélèvements sanguins à la queue toutes les heures pendant quatre heures, avant une exposition au froid à 6 °C durant quatre heures avec mesure de température rectale, pour étudier la résistance à l'obésité liée à l'absence de cavéoline-1 hépatique. Le porteur qualifie ces procédures de "légères" tout en déclarant une gravité modérée. Il présente au conditionnel de futures thérapies contre le diabète et l'obésité et décrit le maintien de la physiologie de l'"organisme" comme "nécessaire".

Objectifs

L’obésité et le diabète de type 2 connaissent une croissance alarmante. La production de glucose par le foie favorise le développement du diabète de type 2 et l'obésité. Nous avons récemment identifié dans le foie une voie de production de glucose impliquant des vésicules. L'absence de cette voie vésiculaire spécifiquement dans le foie protège de l’hyperglycémie et de la prise de poids induite par un régime riche en graisses et en sucre. L’objectif de ce projet de recherche fondamentale est donc de déterminer si une diminution de l’absorption des lipides ou une augmentation de la thermogenèse sont impliquées dans cette protection.

Bénéfices attendus

A court terme, les bénéfices de ce projet sont de déterminer les mécanismes de régulation de la production de glucose par le foie et leurs conséquences sur le métabolisme énergétique. A long terme, cette caractérisation permettrait de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le cadre du diabète et/ou de l'obésité.

Procédures

A l’âge de 8 semaines, les animaux subiront une injection péritonéale journalière de tamoxifène pendant 5 jours (douleurs légères). A l’âge de 25 semaines, les animaux subiront une injection intrapéritonéale (douleurs légères) d'inhibiteur de la clairance des triglycérides sanguins puis un gavage (douleurs légère) avec de l'huile d'olive. Des prélèvements sanguins à la queue (douleurs légères) seront effectués toutes les heures durant 4 heures (environ 20µL à chaque prise soit moins de 200µl au total). A l’âge de 27 semaines, les animaux seront soumis à une température de 6°C pendant 4h. En effet, une augmentation de la thermogenèse n’est pas observable à neutralité thermique, les souris doivent être exposées à de faibles températures pour stimuler ce processus. La température rectale sera mesurée avant et après chaque exposition au froid.

Impact sur les animaux

Les injections de tamoxifène induisent une modification génique, conduisant à la réduction la production hépatique de glucose, sans effet délétère sur la glycémie des animaux. Les effets de l’inhibiteur de la clairance des triglycérides sont transitoires et n’impactent ni le poids, ni la prise alimentaire, ni le bien-être des animaux. Toutes ces procédures légères réalisées une seule fois n'auront pas d'impact à long terme sur les 160 souris étudiées. La procédure est toutefois qualifiée de sévérité modérée.

Devenir

Les souris seront mises à mort à la fin du protocole selon une méthode autorisée par la législation afin de prélever les tissus pour étudier les mécanismes impliqués.

Remplacement

Cette étude ne peut pas être réalisée sur cellules ou organoïdes car la fonction étudiée (la production de glucose par le foie) a des impacts sur l’ensemble du métabolisme et implique des dialogues entre organes. Conserver la physiologie de l'organisme est nécessaire pour comprendre les mécanismes régulant la production de glucose hépatique et leurs impacts sur la physiologie. Les études de ce projet seront donc réalisées in vivo dans des modèles de souris transgéniques ciblant des modifications géniques spécifiques au foie.

Réduction

Le nombre de souris a été calculé au plus juste à partir des connaissances des pathologies étudiées, des modèles animaux, et du métabolisme glucidique, mais aussi des résultats d’études précédentes ayant permis de valider la preuve de concept. Afin de pouvoir faire une analyse statistique, des groupes de 10 souris seront analysés. Au total, ce projet nécessitera 160 souris mâles et femelles transgéniques et contrôles.

Raffinement

Les souris seront élevées et hébergées par groupe en milieu enrichi pour favoriser la nidation (coton de nidation, bois à ronger) et contrôlé, seront observés quotidiennement et pesés régulièrement pour suivre leur prise de poids. Lors du gavage (parfaitement maîtrisée par les personnes en charge de l’expérimentation animale), la sonde sera préalablement trempée dans une solution d’eau sucrée pour favoriser la déglutition de l’animal. Pendant l’exposition au froid, les souris seront libres de leur mouvement et auront un accès libre à la nourriture et à l’eau. Ce projet sera réalisé chez la souris, dont les régulations métaboliques sont plus semblables à l’homme que les vertébrés inférieurs. La lignée murine choisie est sensible au développement du diabète et des maladies métaboliques et permet de comparer les résultats des souris contrôles avec nos lignées transgéniques utilisées sur le même fond génétique. Le diabète de type 2 se déclarant principalement chez l’adulte, l’étude sera réalisée sur des souris adultes. Les souris seront mises à mort à la fin du protocole ou lors de l’atteinte d’un point limite défini dans le projet selon les méthodes autorisées par la législation.

Choix des espèces

Les études portant sur le rôle de la production hépatique de glucose sur le métabolisme glucidique et énergétique réalisées sur des vertébrés inférieurs tels que le poisson montrent que les régulations observées ne sont pas les mêmes que chez les mammifères. Nous souhaitons donc réaliser nos expériences avec des modèles animaux dont les systèmes de régulation sont semblables à l’homme, tels que les rongeurs. Nous souhaitons utiliser dans nos expériences des souris C57BL/6J. Cette lignée murine a été choisie pour pouvoir comparer les résultats avec nos lignées transgéniques utilisées sur le même fond génétique et car c’est une souche sensible au développement du diabète et des maladies métaboliques. De plus, le modèle murin est compatible avec une étude en laboratoire en raison de sa petite taille, de sa manipulation aisée et des nombreux outils d’analyse disponibles. Dans ce projet, nous étudierons la production hépatique de glucose à l’âge adulte car les maladies métaboliques étudiées (obésité, diabète) se développement avec l’âge dans notre modèle comme chez l’homme.

360 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Génétiquement modifiées pour développer une maladie d'Alzheimer, elles reçoivent cinq injections intraveineuses espacées de deux semaines et subissent quatre tests comportementaux dont la nature n'est pas précisée, pour étudier le rôle des lymphocytes B. Le porteur affirme n'attendre aucun effet indésirable puisque les animaux sont tués avant six mois, âge où la forme grave apparaît. Il présente au conditionnel de futures stratégies thérapeutiques et justifie le recours à un "organisme vertébré" par les explorations comportementales.

Objectifs

L'objectif principal de ce projet est d'étudier le rôle des lymphocytes B dans le développement et la progression de la maladie d'alzheimer.

Bénéfices attendus

Ce projet pourrait permettre de conduire au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques ou préventives pour ralentir et/ou limiter le développement de la maladie d'Alzheimer.

Procédures

Les animaux seront soumis à des injections par voie intraveineuse (5 injections espacées de deux semaines) et des tests comportementaux (au nombre de 4).

Impact sur les animaux

Nous n'attendons aucun effets indésirables sur les animaux car les animaux développeront une maladie modérée. Dans ce modèle bien caractérisé, les souris développent une maladie grave à l'age de 12 mois et donc bien après la période de leur utilisation dans notre étude. Tous les animaux seront euthanasiés à l'age de six mois maximum. En revanche, les animaux pourront développer des effets indésirables au cours des injections et des contraintes liées aux test comportementaux. Nous avons alors établi des points limites afin de limiter au maximum ces éffets indésirables.

Devenir

Les animaux que nous utilisons développent spontanément une maladie grave à l'age de 12 mois. Tous les animaux seront donc utilisés et euthanasiés au plus tard à l'age de 6 mois. Les souris seront mises à mort par dislocation cervicale sous anesthésie générale profonde préalable (mélange de Kétamine 180 mg/kg et de Xylazine 10 mg/kg en injection intrapéritonéale sous un volume de 0,01ml/g du poids de la souris). Cette méthode d'euthanasie respecte la réglementation européenne.

Remplacement

L'objectif de ce projet est de mettre en évidence le rôle des cellules B dans un modèle expérimental de la maladie d'Alzheimer. Le projet met en jeu des explorations comportementales sur animal vigile qui ne peuvent donc pas être substituées par des approches in vitro.

Réduction

L’étude sera arrêtée si les expérimentations initiales invalident l’hypothèse de travail. Des prélèvements auront lieu pour des analyses histologiques, de biologie cellulaire et moléculaire afin d’extraire le maximum de données de chaque expérimentation. Un nombre minimal et homogène d’animaux par étude est utilisé afin d’exploiter de façon rigoureuse et efficace les résultats des expériences et afin d’avoir un nombre d’animaux suffisant pour réaliser une analyse statistique.

Raffinement

Pour assurer le bien-être des souris, elles seront placées en cage groupées dans un milieu enrichi. Les souris seront sous surveillance journalière et des points limites ont été établis, entrainant la mise à mort anticipée de l’animal si nécessaire.

Choix des espèces

Les tests de comportement étant la méthode de choix pour tester l'efficacité d'une voie thérapeutique dans la maladie d'Alzheimer, nous avons besoin d'utiliser un organisme vertébré pour nos expériences in vivo. Le modèle souris est un bon modèle pour les raisons suivantes : - Plusieurs lignées transgéniques murines modélisant la maladie d'Alzheimer existent et sont disponibles commercialement. - Nous disposons de nombreux outils spécifiques de la souris (sondes pour hybridation in situ, immunohistologie). - La durée de vie des souris et leur capacité reproductive sont particulièrement adaptées à ce projet. Les souris adultes agées de six semaines seront utilisées.

240 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Isolées en cage individuelle pendant plus de quatre semaines, elles reçoivent un régime riche en fructose et trois injections intrapéritonéales, puis subissent un test du labyrinthe en croix surélevé et un test de nage forcée pour mesurer anxiété et dépression. Le porteur reconnaît un stress modéré lié à l'isolement, aux injections et à la nature même des tests. Il présente ce projet comme "essentiel" et affirme l'impossibilité de modéliser hors de l'animal le lien entre microbiote, cerveau et comportement.

Objectifs

Pendant des milliers d'années, les humains ont consommé moins de 5 g de fructose par jour. Au 19ieme et 20ieme siècles la baisse du prix du sucre et la conversion industrielle du glucose en sirops de maïs à haute teneur en fructose à l'échelle mondiale a entraîné une augmentation drastique de la consommation de sucre ce qui a multiplié par un facteur 40 la consommation de fructose. Cependant plus de 50% de la population adulte et 80% des enfants de moins de 5 ans ne peuvent pas absorber complètement une charge de 25 g de fructose, alors que l'apport quotidien moyen est de 50-80 g. Ainsi, les changements dans les habitudes alimentaires ont créé des conditions de malabsorption du fructose. Or le fructose apparait de plus en plus comme un facteur de risque pour le développement de troubles fonctionnels cérébraux (apparition de troubles cognitifs, émotionnels et troubles du comportement alimentaire). Cependant les mécanismes liant fructose et troubles de l’humeur demeurent inconnus. Nous avons montré que la consommation excessive de fructose de par la malabsorption à laquelle elle est associée entraîne de profondes modifications du microbiote intestinal et de la production d’une molécule par l’intestin, la cholécystokinine, qui participe à la régulation de l’ingéré alimentaire. Or le microbiote intestinal est de plus en plus reconnu comme étant impliqué dans les troubles de l’humeur et du comportement alimentaire. Nous émettons l’hypothèse que des modifications du métabolisme du microbiote induites par l'ingestion de fructose pourraient donc participer indirectement au développement de troubles de l'humeur et à la modification du comportement alimentaire. Nous émettons également l'hypothèse que ces changements de comportement sont en lien avec l'habilité de ce microbiote à activer la production de cholécystokinine. Ces 2 hypothèses seront testées dans ce projet. Pour cela deux modèles de souris génétiquement modifiées présentant une malabsorption du fructose ainsi que des souris ne présentant pas cette altération seront utilisées. Le projet comprend une procédure permettant d’évaluer l’ingéré alimentaire ainsi que l’état état d’anxiété et de dépression en réponse à une malabsorption du fructose et en présence ou pas d’inhibiteur pharmacologique de la cholécystokinine. Les souris recevront un régime contenant 20% ou pas du tout de fructose pendant 3 semaines et 5 jours.

Bénéfices attendus

L'impact d'une alimentation déséquilibrée sur les fonctions cérébrales est une préoccupation de santé publique. La surconsommation de fructose a été pointée par l'Anses comme potentiellement nocive. Jusqu'à présent, la plupart des études se sont concentrées sur l'impact négatif de la surconsommation de fructose sur le syndrome métabolique. Des études épidémiologiques suggèrent que les régimes enrichis en fructose favorisent le dévelopement de comportements de type anxieux ou dépressif. Récemment le rôle du microbiote dans ce type de comportement a été décrit. Compte tenu de nos données préliminaires il apparait plus que probable que dans le contexte de l'ingestion excessive de fructose (et donc de sa malabsorption), le microbiote participe à ses effets déléteres notamment sur les troubles de l'humeur. Ce projet est essentiel à la compréhension des mécanismes de régulation du stress et de l'anxiété par le fructose.

Procédures

Les animaux recevront un régime riche en fructose susceptible de diminuer leur ingestion quotidienne et leur prise de poids de manière modérée. Les animaux vigiles recevront 3 injections intra péritonéales durant l'ensemble de la procédures (quelques secondes par injection). L'ensemble des animaux seront soumis à 2 tests comportementaux (un test du labyrinthe en croix surélevé de 5 minutes et un test de nage forcée de 6 minutes) afin de mesurer leur niveau d'anxiété et de dépression.

Impact sur les animaux

Les animaux seront placés en cage individuelle pendant 4 semaines et 5 jours ce qui entraine un stress modéré. Il est attendu que les animaux malabsorbant le fructose réduisent de 5 à 10% leur ingéré alimentaire durant les 5-7 jours qui suivent l'exposition à un régime contenant 20% de fructose. Le poids et l'ingéré de ces animaux sera surveillé quotidiennement pour s'assurer que la perte de poids n'excède pas les 20% du poids initial. Les animaux soumis aux tests d'anxiété et dépression subiront un stress modéré lié à la nature même des tests. Ce stress durera le temps du test (5 minutes pour le labyrinthe en croix et 6 minutes pour la nage forcée). L'injection IP pratiquée par un expérimentateur expérimenté constitue un stress modéré notamment dû à la contention. Ce stress est cependant très limité dans le temps (quelques secondes seulement). Aucune douleur n'est attendue durant le protocole.

Devenir

L'ensemble des animaux sera euthansié à la fin de la procédure

Remplacement

le recours à l'expérimentation animale est justifié par l'impossibilité de modéliser in vitro ou in silico les liens entre composition du microbiote, cerveau et comportement alimentaire/comportement d'anxiété-depression.

Réduction

Afin de réduire de nombre d'animaux nous proposons dans cette étude d'étudier le comportement alimentaire et le comportement d'anxiété et de dépression sur les memes animaux. Un nombre de 20 animaux par groupe a été calculé afin de permettre la mise en évidence de différences statistiques significatives (P value de 5% avec une puissance de 80% ) compte-tenu de la variabilité connue des paramètres.

Raffinement

L’ensemble des animaux bénéficiera d’un enrichissement avec du papier absorbant à déchiqueter et d'un abris en propylène rouge.Les animaux seront surveillés quotidiennement (surveillance visuelle plus suivi de l'ingéré alimentaire et du gain de poids). Le poids et la consommation alimentaire seront renseignés dans un tableau excel quotidiennement. Une perte de poids dépassant 20 % du poids initial de l’animal sera considéré comme un point limite. De même des comportements atypiques de type poil hérissé, prostration, absence de toilettage ou léthargie pendant plus de deux jours seront également considérés comme des points limite entrainant l’arrêt précoce du protocole sur les animaux concernés.

Choix des espèces

Les souris utilisées sont d'une lignée C57Bl6 car on dispose dans cette lignée de souris génétiquement modifiées permettant l'étude des mécanismes de régulation du comportement lié à la malabsorption du fructose (un sucre majeur de notre alimentation). Ce modèle souris est largement utilisé pour les recherches sur les maladies liées à l’alimentation et nous avons une expertise propre sur ces modèles animaux. Des animaux adultes sont utilisés, comme dans nos études préliminaires, car le microbiote est stable à ce stade.