Recherche fondamentale

40 microcèbes, un petit primate, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, 24 tués à l'issue et 16 réutilisés. Les animaux portent un gilet d'ECG, subissent des échographies sous anesthésie et cinq injections de molécules, et quatre d'entre eux une restriction calorique de 30 % avec abaissement de la température à 15 °C. Le porteur indique que les individus dont l'état se dégrade sont euthanasiés pour prélever les organes, ceux de 6 à 12 ans étant tous tués au cours du projet, le prélèvement de sang intracardiaque étant terminal. Il décrit le microcèbe comme un "meilleur modèle" du vieillissement cardiaque que les rongeurs et affirme qu'il n'existe "pas d'alternative" non animale.

Objectifs

Avec le vieillissement de la population, 75% des personnes de plus de 65 ans souffriront de déficiences cardio- vasculaires, limitant leur autonomie physique et cognitive et pouvant dégénérer en maladies potentiellement mortelles. Élucider et prévenir le remodelage cardiaque dû au vieillissement est un enjeu majeur en santé humaine, afin d'éviter la prolifération des maladies du rythme cardiaque dans les prochaines décennies. La fréquence cardiaque maximale diminue chez les personnes âgées, indépendamment du mode de vie. Chez ces personnes, le remodelage fonctionnel du nœud sinusal qui est le stimulateur naturel du cœur, et sa modulation anormale par le système nerveux autonome pourraient être à l'origine de la diminution de fréquence cardiaque. Les statistiques nous indiquent que 1 personne âgée sur 600 développera des brady-arythmies directement liées à la défaillance du nœud sinusal, appelées syndrome du sinus malade. Ce syndrome pourrait aussi être une des causes de la fibrillation auriculaire, l’arythmie la plus courante chez les personnes âgées, qui se vérifie dans 5 à 10 % de ces personnes. Pour clarifier la façon dont le remodelage du nœud sinusal et le tonus autonome anormal diminuent la fréquence cardiaque dans le vieillissement, nous allons étudier l'activité cardiaque chez un modèle de petit primate, le microcèbe. Les données seront comparées aux études déjà réalisées chez la souris et pourront, à plus long terme, permettre le développement de traitements visant à réduire la déficience cardiaque chez les personnes âgées.

Bénéfices attendus

Élucider et prévenir le remodelage cardiaque dû au vieillissement est un enjeu majeur en santé humaine, afin d'éviter la prolifération des maladies du rythme cardiaque dans les prochaines décennies, ainsi que la morbidité et mortalité associés à ces maladies. Pour clarifier la façon dont le remodelage du nœud sinusal et le tonus autonome diminuent la fréquence cardiaque dans le vieillissement, nous avons choisi un modèle de petit primate qui présente de plus grandes similitudes avec l’homme comparé à la souris. En effet, bien que de taille similaire aux petits rongeurs, le microcèbe à une espérance de vie (12 ans) bien plus longue que celles des souris (3 ans). Par conséquent, le nombre de battements cardiaques générés dans une vie chez le microcèbe est de 3 milliards, similaire au nombre qui peut attendre le cœur humain au long d’une vie alors que la majorité des autres mammifères génèrent un maximum de 1 million de battements cardiaques dans une vie. Ces comparaisons montrent la similarité entre homme et microcèbe et justifient l'utilité de cette espèce comme meilleur modèle pour des études sur le vieillissement cardiaque. A plus long terme, cela permettrait d'envisager des thérapies visant à réduire la déficience cardiaque au cours du vieillissement

Procédures

Contention pour rasage et pose du gilet incluant un dispositif d’ECG (5 minutes), enregistrement ECG dans lieu de vie (6h30) pendant 3 jours, anesthésie gazeuse (30 minutes), épilation à la crème dépilatoire (2 minutes), échographie photoacoustique (30 minutes), injection intrapéritonéale de molécules (durée 1 minute) avec un intervalle de 3 ou 4 jours, 5 injections au total suivi d'un ECG (1h) sur une durée de 2 semaines. Pour 4 animaux, restriction calorique de 30% et diminution de la température de la pièce à 15°. La durée totale du suivi est de 9 semaines pour chaque animal. En fin de procédure, lors de l'euthanasie le prélèvement de sang intracardiaque est fait sous analgésie et anesthésie profonde .

Impact sur les animaux

La contention nécessaire à la pose du gilet pour enregistrer les ECGs peut provoquer un léger stress. Les injections intrapéritonéales des molécules ou des anesthésiques entrainent aussi un stress de très courte durée. Les analyses de photoacoustique seront faites après anesthésie gazeuse de l’animal, ce qui permet ensuite un réveil très rapide. Les animaux en fin de vie seront euthanasiés sous analgésie et anesthésie pour permettre les prélèvements d'organes pour des études post mortem au niveau tissulaire et cellulaire.

Devenir

Tous les animaux dont l'état de santé se dégrade seront euthanasiés pour récupérer les organes d'intérêt et étudier l'effet du vieillissement sur ces organes. Donc on estime que tous les individus de la classe 6-12 ans seront euthanasiés au cours du projet et certains individus les plus âgés de la classe 1-5 ans pourraient présenter une dégradation de leur état de santé compte tenu de la durée du projet.

Remplacement

Il n'y a pas d'alternative non animale disponible pour l'étude du vieillissement et des dysfonction cardiaques dans la cadre de projet translationnel vers la santé humaine. Par ailleurs, la variabilité individuelle chez les primates mime la variabilité chez l'homme. Ainsi,cette forte similitude entre la physiologie des microcèbes et humaine, comparée aux rongeurs, permet d’obtenir des données plus fiables qui auront une meilleure applicabilité pour le développement de traitement clinique.

Réduction

Nos procédures sont planifiées de façon à réutiliser les mêmes animaux dans plusieurs tests non invasifs. Les expériences précédentes sur d'autres animaux de laboratoire, suggèrent que 10 animaux par groupe seraient suffisants pour appliquer des tests et mettre en évidence des différences statistiquement significatives. Nos protocoles prévoient un suivi individuel (avant et après traitement). Ainsi chaque animal est son propre contrôle, ce qui permet de réduire le nombre d'individus dans les groupes, sans compromettre les objectifs du projet. Pour ce qui concerne les analyses statistiques, tous les tests seront faits de façon telle à comparer les groupes sur la base de l'âge et du sexe des animaux . Pour les données post mortem, les analyses sont faites sur le cœur isolé à partir des animaux dont l'euthanasie est décidée car en fin de vie ou présentant une altération forte de leur bien-être (blessure, pathologie) et pour lesquels les points limites de bien-être animal sont atteints. Tous les organes seront prélevés et conservés pour partage éventuel de tissus à la communauté scientifique, ce qui réduit le besoin d’animaux à plus large échelle.

Raffinement

Les microcèbes en élevage évoluent en volière enrichie avec des branches et des nichoirs et des tubes pour se cacher. Les animaux sont groupés par 4 ou 5 individus de même sexe. L’observation quotidienne des signes cliniques relatifs au bien-être des animaux est réalisée. Les indicateurs privilégiés sont l’absence de variation anormale du poids corporel et l’état de forme générale (prostration, réactivité, agressivité). Les animaux sont enregistrés par des dispositifs externes (holter), posés sous des gilets, ce qui évite l’installation d’implants télémétriques. Les enregistrements sont réalisés sur des animaux qui continuent à avoir une vie normale en élevage et qui portent le gilet seulement durant 6h30, et pas sur une durée de plusieurs mois comme c'est le cas pour des animaux implantés. De plus la technique de tomographie photoacoustique sous anesthésie gazeuse permet d’obtenir des informations structurales sur le cœur et le cerveau des animaux in vivo, sans intervention invasive. En cas d'atteinte des points limites, les animaux sont retirés de l'étude voire euthanasiés. Lors de l’euthanasie, pour éviter toute douleur avant la prise de sang intracardiaque et prélèvement d'organes, une analgésie et anesthésie sont réalisées.

Choix des espèces

Le nombre de battements cardiaques dans une vie est commun à plusieurs espèces de primates et trois fois plus élevé que dans les espèces de rongeurs (souris et rat) communément utilisées en recherche. Le microcèbe possède l'avantage, par sa petite taille, d'être facile à maintenir en élevage. De plus, au cours de leur vie (espérance de vie de 12 ans), ces lémuriens génèrent autant de battements cardiaques qu’une personne âgées, soit environ 3 milliards. Cela indique que les cœurs des microcèbes, des humains et d’autres primates doivent avoir des adaptations qui leur permettent de soutenir dans une vie, une activité cardiaque trois fois plus longue que les autres mammifères. De ce fait, le microcèbe est un meilleur modèle pour étudier les effets du vieillissement au niveau cardiaque . Le microcèbe est considéré comme âgé à partir de 5 ans donc nous comparerons les fréquences cardiaques des animaux âgés (plus de 5 ans) à celles d'animaux adultes (moins de 5 ans) . Notre étude sera donc réalisée sur des animaux , entre 1 et 5 ans pour les adultes et entre 6 et 12 ans pour les individus âgés.

240 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Un accident vasculaire cérébral est provoqué chirurgicalement chez chaque animal sous anesthésie, suivi d'injections d'une thérapie combinant vésicules extracellulaires et un traitement moléculaire. Le porteur indique une perte de poids d'environ 10 % et des déficits neurologiques présentés comme réversibles en une semaine, et utilise des rats hypertendus pour se rapprocher des patients. Tous les rats sont mis à mort pour prélever le cerveau, les retombées cliniques étant renvoyées au long terme avec un impact socioéconomique décrit comme "très important".

Objectifs

Face au manque de l’efficacité des traitements actuels contre l’AVC et de leur courte fenêtre thérapeutique, ce projet a pour but d’évaluer une nouvelle thérapie combinant les vésicules extracellulaires (VE) et un un traitement moléculaire mimétique des héparanes sulfates, à la suite d’une ischémie cérébrale chez le rat. Les effets bénéfiques des VE et du traitement moléculaire, administrés séparément, ont déjà été montrés dans des modèles in vitro et in vivo, y compris dans notre laboratoire. Les VE seront issues des cellules souches mésenchymateuses (CSM) humaines préalablement traités ou non par le traitement moléculaire. La préexistence de l’hypertension artérielle chronique (HTA) est connue pour être un facteur de risque et un facteur aggravant important pour l’AVC. Aussi, pour se rapprocher le plus possible des conditions cliniques, nous utiliserons dans ce projet des rats normotendus et des rats hypertendus.

Bénéfices attendus

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent un problème majeur de santé public. Ils représentent la 2ème cause de mortalité et la 1ère cause d’handicap chez l’adulte. Plusieurs facteurs de risque favorisent le déclenchement de cette pathologie dont l'hypertension artérielle chronique qui est le facteur de risque le plus important. Dans les AVC de types ischémiques, la thrombolyse et la thrombectomie mécanique sont les seules interventions approuvées par les autorités de santé. Cependant, ces interventions ne sont applicables que chez une minorité de patients. Aussi, il est crucial de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les AVC. Dans ce contexte, notre projet devrait permettre le développement d’une nouvelle intervention thérapeutique associant les VE et le RGTA pour protéger et réparer le cerveau et améliorer la récupération neurologique après un AVC. L’impact socioéconomique d’un tel développement sera très important.

Procédures

Les animaux sont soumis à plusieurs types d’interventions : - Chirurgie (induction de l’AVC sous anesthésie générale) : 1 heure maximum par animal, réalisée une seule fois sur chaque animal, les 240 animaux sont concernés. - Injection intra-artérielle (animal anesthésié ) : 1 fois (1 h après l’induction de l’AVC) ; 5 minmaximum par animal, les animaux du groupe 2, 5 et 6 sont concernés, donc 120 animaux au total. - Injection intraveineuse (animal anesthésié) : 1 fois, 24 h après l’induction de l’AVC ; 10 min maximum par animal. Les animaux des groupes 2, 3, 4, 5 et 6 sont concernés, donc 200 animaux au total

Impact sur les animaux

Dans le modèle d’ischémie utilisé, les animaux décrivent une perte de poids (10% environ) ainsi que des déficits neurologiques (diminution de l’activité locomotrice) pendant les 3-4 jours suivant l’induction de l’ischémie cérébrale. Cependant, la perte de poids et les déficits neurologiques sont réversibles et les animaux récupèrent spontanément un bon état général au bout d’une semaine. Ces critères seront pris en compte dans les points limites de l’étude.

Devenir

A la fin de chaque procédure, les animaux sont mis à mort , sous anesthésie profonde, dans le but de récupérer les cerveaux pour analyses en post-mortem.

Remplacement

L’AVC, une pathologie complexe, fait intervenir différents acteurs moléculaires (molécules de signalisation cellulaire intervenant dans le fonctionnement cellulaire, l’inflammation et la mort cellulaire) ainsi que des acteurs cellulaires (y compris neurones, les cellules gliales et les cellules endothéliales). Bien que des tests aient déjà été réalisés sur des modèles cellulaires in vitro, pour l’instant, il n’existe aucun modèle de substitution qui permet de mimer dans sa complexité la physiopathologie de l’AVC. De plus, l’utilisation d’animaux présentant des facteurs de comorbidité (HTA) permet d’avoir un modèle se rapprochant de l’humain et de déterminer ainsi la stratégie à suivre pour le traitement de l’AVC ischémique.

Réduction

L’utilisation des méthodes d’investigation non invasives telles que l’imagerie par IRM et les tests de comportements se conforme à la réglementation en vigueur dans le respect de la réduction du nombre d’animaux. Celles-ci permettent de suivre l’évolution de l’AVC à différents temps sans nécessité d’euthanasier plusieurs animaux à chacun de ces temps. Chaque animal est dans ce cas son propre contrôle ce qui permet de réduire le nombre d’animaux nécessaires pour l’étude. Dans le but de pouvoir réaliser des tests statistiques, l’estimation du nombre d’animaux par groupe est basée sur les données de nos études antérieures chez le rat et le nombre d’animaux par groupe a été déterminé par une approche statistique. Par conséquent, nous estimons que 20 rats par groupe est suffisant pour réaliser les tests statistiques. Les résultats de la première cohorte nous permettront de réaliser des statistiques séquentielles et ainsi de décider du nombre d’animaux à inclure dans la deuxième cohorte pour obtenir des résultats significatifs et ainsi de réduire le nombre d’animaux au total

Raffinement

Dès leur arrivée, les animaux seront mis en groupe sociaux (2 rats par cage) dans des cages standards répondant aux normes Européennes. Ils auront un temps d’adaptation avant toute expérimentation et ils bénéficieront également d’enrichissement via des stimulations sensorielles par différents objets disposés dans les cages. Tout au long du protocole, un personnel compétent surveillera les animaux afin de déterminer leur état (poids, apparence physique) et la mise en place, si nécessaire, de mesures afin d’améliorer le bien-être animal. Cette évaluation sera réalisée quotidiennement. Enfin, les différents protocoles ont été pensés de manière à limiter la souffrance animale par l’administration d’agents analgésiques et anesthésiques appropriées et par le choix de points limites cohérents.

Choix des espèces

Le rat est l’espèce animale qui a été la plus étudiée dans le domaine de l’ischémie cérébrale : les modèles d’ischémie focale sont bien connus et de nombreux mécanismes de cette pathologie ainsi que des essais de neuroprotection ont ainsi été étudiés chez cette espèce animale. En effet, l’anatomie ainsi que la circulation cérébrale sanguine du rat sont bien décrites et, par ses grands traits, semblables à celles de l’Homme. De plus, cette espèce se prête facilement à l’étude fine des capacités sensorimotrices et cognitives par l’intermédiaire de tests comportementaux appropriés. L’ensemble des connaissances et des acquis dont nous disposons au laboratoire et dans la littérature rend cette espèce particulièrement intéressante pour l’étude de l’ischémie cérébrale. Les animaux utilisés ont un poids d’environ 250-350 g, âgés de 12 semaines au début du protocole, ce qui correspond à la maturité cérébrale adulte. Nous effectuerons notre modèle sur des adultes pour comparer les données obtenues avec la majorité des données déjà disponibles sur les modèles d’AVC chez le rat. De plus, chez l’Homme, les AVC surviennent très majoritairement chez l’adulte.

160 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Génétiquement modifiées, elles sont infectées par un parasite intestinal par voie orale, reçoivent des injections, sont mises à jeun, puis subissent une chirurgie du ventre sous anesthésie sans réveil pour prélever le contenu de l'intestin. Le porteur affirme que la balance "bénéfice/risque" est "clairement favorable" et présente l'enjeu comme une piste de santé publique contre les parasites. Il conclut qu'aucune méthode alternative ne permet aujourd'hui d'étudier ces interactions et qu'il privilégiera les modèles ex vivo quand c'est possible.

Objectifs

L’objectif de ce projet est simple, et consiste à démontrer que certaines cellules épithéliales du tractus digestif, nommées cellules tuft, sont capables de produire des composés antiparasitaires. Cette démonstration est d’une importance majeure en termes de santé, puisqu’ouvrant la voie à de nouvelles pistes en matière de lutte contre les parasites, qui touchent des millions de personnes dans le monde. Nos données obtenues montrent clairement que les souris dont les cellules tuft sont dans l’incapacité de produire de l’acétylcholine sont très sensible aux infections parasitaires. L’idée de ce projet consiste à montrer le lien direct entre cellules tuft, acétylcholine et ciblage des parasites, en démontrant spécifiquement la présence d’acétylcholine produite au sein de l'intestin. Notre stratégie expérimentale consistera à infecter des souris avec un parasite classiquement utilisé comme modèle expérimental, utilisé avec succès dans notre équipe par le passé. Nous doserons, en fin de procédure, le taux d’acétylcholine produite, via une procédure contrôlée sous anesthésie générale, pour récupérer le contenu intestinal. Ce travail devrait nous permettre de revisiter les modalités de la réponse de l’hôte contre des parasites entériques, dans une étude originale et potentiellement impactante en termes de santé publique.

Bénéfices attendus

La balance bénéfice/risque associée à ce projet est clairement favorable. Cette procédure nous permettra d’obtenir les données nécessaires pour démontrer le rôle des cellules tuft comme cellules productrices de composés antiparasitaires. Les retombées attendues en termes de connaissances fondamentales sont importantes, et pourraient avoir des répercussions en termes de santé publique, les infections entériques avec des parasites touchant des millions de personnes dans le monde.

Procédures

Contention lors de l'étape d'infection parasitaire, administration de substances par voie intra-péritonéale, procédure de chirurgie viscérale sous anesthésie.

Impact sur les animaux

Les lignées utilisées dans ce projet ne présentent, à l’état de base, pas de phénotype dommageable. Les étapes susceptibles d’être une source de stress pour les souris sont principalement celles de l’inoculation des parasites par voie orale, les injections de substances par voie intra-péritonéale, la mise à jeun de 4 heures, la réaction immunitaire liée à l'infection parasitaire, ainsi que la procédure de chirurgie viscérale sous anesthésie générale.

Devenir

Les animaux seront mis à mort en fin de procédure afin de récupérer les tissus digestifs et la ponction luminale.

Remplacement

Ce projet doit être abordé de façon intégrée et ne peut être intégralement mené in vitro puisqu’il a comme objet principal l’étude des interactions entre les cellules épithéliales intestinales, les cellules immunitaires et certains parasites. Nous ne disposons pas de méthode alternative à ce jour pour traiter ces questions. Nous avons, jusqu’à présent, pu valider notre hypothèse lors d’une précédente étude, légitimant cette demande d’expérimentation in vivo, et réduisant la probabilité d’échec de ce projet. De manière claire, toute possibilité d’utilisation des modèles ex vivo sera priorisée pour compléter les données acquises avec cette étude.

Réduction

A ce jour, nous avons le recul nécessaire d’un projet précédent, ce dernier nous ayant permis d’obtenir des données encourageantes. Les résultats seront obtenus via des analyses statistiques comparant la réponse antiparasitaire de nos groupes d'animaux. Lorsque possible, les analyses seront complétées en modèle ex-vivo (organoïdes intestinaux). La réduction du nombre d’animaux se fera aussi via l’utilisation de la majorité des animaux produits pour chaque lignée (études menées sur les mâles et femelles, la plupart des génotypes produits seront utilisés).

Raffinement

Les animaux feront l’objet d’une surveillance régulière par les expérimentateurs et/ou le personnel qualifié de l’animalerie. Afin de réduire au maximum les hypothétiques risques de douleur et d’angoisse chez les individus du groupe mutant, un suivi individuel des individus sera réalisé selon les paramètres de masse corporelle et d’activité, selon des points limtes ayant été précdemment validés et déterminés. Afin de réduire le stress pendant les infections, les animaux seront anesthésiés. La phase expérimentale de prélevement durera 60 minutes, sous anesthésie générale contrôlée dans le cadre d’une procédure de chirurgie sans réveil. Cette procédure sera réalisée avec des substances anesthésiques, un analgésique local, ainsi qu'un tapis chauffant pour maintenir la température de l’animal.

Choix des espèces

Le système digestif de la souris présente de nombreuses similitudes avec celui de l'homme et nos modèles génétiquement modifiés nous permettent de répondre à nos questions et finaliser notre étude. Ces dernières seront utilisées à l'âge de 8 semaines, lorsque le système digestif est mature.