Recherche fondamentale

180 animaux non-humains, 90 cochons et 90 moutons, vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent des prélèvements sanguins réguliers, des anesthésies générales et des interventions chirurgicales pouvant durer plusieurs heures pour l'implantation de dispositifs médicaux, avant une autopsie et une analyse des tissus. Le projet évalue des dispositifs et techniques chirurgicales pour la santé gynécologique et obstétricale des femmes. Le porteur qualifie le recours à l'animal vivant d'"indispensable" et d'"incontournable", en le présentant comme une obligation réglementaire pour valider les dispositifs implantables.

Objectifs

La santé de la Femme regroupe l’ensemble des spécialités et domaines de la médecine s’intéressant à diagnostiquer, soigner et guérir les troubles, désordres, pathologies ainsi que leurs suites, comme les affections gynécologiques et de la sphère génitale (organes génitaux internes et externes et appareil suspenseur), les troubles obstétricaux, les dysendocrinies, l’infertilité, les pathologies de la glande mammaire comme le cancer du sein et ses conséquences, ou à assurer le suivi des cycles hormonaux ou de certains états physiologiques comme la grossesse par exemple. Le développement des techniques et méthodes d’imagerie et de chirurgie interventionnelles, l’essor de la thérapie génique et cellulaire ou la découverte et l’amélioration des connaissances vis-à-vis de nouvelles entités pathologiques comme par exemple l’endométriose dont la lutte est une stratégie nationale depuis 2021, permettent d’envisager le développement de nouvelles techniques chirurgicales et dispositifs médicaux implantables pour améliorer la santé des patientes, et parfois aussi celle du fœtus ou du nourrisson. On entend par dispositif implantable tout dispositif destiné à être implanté de façon invasive en totalité dans le corps humain ou à remplacer une surface épithéliale grâce à une intervention chirurgicale et à demeurer en place après l'intervention. L'évaluation et le développement des nouveaux dispositifs, méthodes et techniques chirugicales en faveur de la santé de la Femme, pour le diagnostic et le traitement des pathologies gynécologiques et obstétricales par des méthodes de chirurgie standard et mini-invasives requièrent une phase pré-clinique de recherche et de développement. La réponse tissulaire et les modifications anatomophysiologiques au cours des cycles ne peuvent être simulés à l’heure actuelle par des méthodes de remplacement. Durant ce projet le recours à l’animal vivant pour évaluer les différentes versions de prototypes pour reproduire fidèlement les contextes clinique, fonctionnel, anatomique et tissulaire qui seront visés par les applications chez les patientes est indispensable. Les objectifs du projet sont doubles : raffiner les prototypes pour en geler les versions jugées efficaces (efficacité) et sécuritaires (innocuité) dans sa phase initiale, puis ces versions entreront alors dans la phase règlementaire du projet pour valider les dispositifs/méthodes/techniques selon la règlementation en vigueur (ISO 10993, BPL OCDE, GLP FDA 21 CFR part 58).

Bénéfices attendus

L'avantage escompté et les bénéfices attendus sont une amélioration de la prise en charge des patientes, une amélioration de la durabilité et de l’efficacité des implants pour éviter leur rejet, et ainsi les ré opérations parfois multiples des patientes, pour réduire les temps de cicatrisation qui handicapent les patientes, et réduire le traumatisme tissulaire, corollaire de ces interventions, ainsi que l'occurrence d'effets indésirables comme les infections par le recours à des méthodes d'implantation mini-invasives. Un autre avantage important des techniques mini-invasives est de permettre une récupération plus rapide des patients.

Procédures

Les animaux seront soumis aux interventions suivantes : - Des prélèvements sanguins sur animaux vigiles ou légèrement sédatés, pour tous les animaux du projet. La fréquence des prélèvements pouvant être couramment d’un prélèvement par semaine et d'une durée de moins de cinq minutes - Des préparations à l’anesthésie pour les examens d'imagerie et d'implantation chirurgicale qui consistent en la pose d'un cathéter et en l'injection des produits utilisés pour la prémédication et l'anesthésie. Durée de moins de dix minutes. Comme pour les interventions chez l'Homme, les interventions chirurgicales et les examens d'imagerie sont toujours réalisés sous anesthésie générale (évitant tous stress et douleur pour les animaux) et pourront durer jusqu'à plusieurs heures en cas d’intervention chirurgicale complexe pour tous les animaux du projet.

Impact sur les animaux

Les nuisances ou effets indésirables attendus sur les animaux sont exactement les mêmes que ceux attendus sur un futur patient humain : - la mise à jeun (12 heures) de l’animal préalablement à l’anesthésie, - la contention/manipulation/pose de cathéter au moment de la préparation de l’anesthésie, - les suites post-opératoires (inflammation, douleur : jusqu'à plusieurs jours en fonction de l’invasivité de la technique), pour cela des mesures de raffinement sont mises systématiquement en place pour minimiser ces effets (comme par exemple la protection des plaies, l'usage de traitements anti-inflammatoires et anti-douleur).

Devenir

Pour toutes les procédures du projet, la nécessité de collecter des données scientifiques se fera au niveau clinique, au niveau biologique (hématologie et biochimie par exemple), au niveau fonctionnel (données issues des scanners, IRM par exemple) et enfin au niveau tissulaire par la réalisation d'une évaluation nécropsique et d'une évaluation histopathologique après euthanasie des animaux qui déterminera la tolérance locale et générale ainsi que l’altération du dispositif (durabilité). La bonne réalisation de ce suivi règlementaire garantit donc une évaluation complète et des dispositifs testés dans le projet.

Remplacement

La validation des dispositifs médicaux implantables dans ce projet requiert la vérification de la sécurité et de l’efficacité des implants. La réponse tissulaire, les cycles hormonaux et les modifications anatomo-physiologiques correspondantes en particulier durant la grossesse ne peuvent être simulés à l’heure actuelle par des méthodes de remplacement. Le recours à l’animal vivant pour évaluer les différentes versions de prototypes afin de reproduire fidèlement les contextes clinique, fonctionnel, anatomique et tissulaire qui seront visés par les applications chez les patientes est indispensable. En effet leur utilisation in fine chez les patientes représente des procédures à haut risque létal et il est donc indispensable d’avoir recours à l’expérimentation animale au préalable afin de vérifier le bon fonctionnement des dispositifs et des méthodes d’implantation, leur innocuité et leur durabilité. L’expérimentation sur l’organisme entier, et donc sur animal vivant est incontournable, c’est une obligation règlementaire dans le cadre de l’évaluation des dispositifs médicaux implantables.

Réduction

Le nombre d’animaux a été évalué prospectivement et réduit au minimum nécessaire pour répondre aux besoins et objectifs scientifiques du projet, aucune approche statistique n'a été réalisée. Pour réduire le nombre d’animaux, des sélections par méthodes d’imagerie non invasives sont mises en place (IRM, Scanner, Echographie, RX …), permettant par exemple une reconstruction 3D des structures d’intérêt. Un bilan intermédiaire en cours de projet sera effectué pour s'assurer de la pertinence de cette estimation.

Raffinement

Les modèles animaux suivront exactement le cheminement d’un futur patient avec les mêmes exigences et techniques médicales mises en œuvre pour la réalisation des interventions (personnel hautement qualifié, plateau technique opératoire et d’imagerie de pointe). L’ensemble des procédures est conçu pour réduire au maximum le stress, l’angoisse et les contraintes sur les animaux comme le recours systématique à l’anesthésie générale durant les interventions d’imagerie et les procédures chirurgicales. La localisation de la plateforme d'imagerie sur le site même des animaleries permet de réaliser ces examens sur place, réduisant ainsi le recours aux transports pour les animaux et le stress associé. Les paramètres vitaux sont enregistrés et contrôlés par des techniciens spécialisés en anesthésie afin d’adapter les perfusions, l’assistance respiratoire et les dosages d’anesthésiques et d’antalgiques. Les protocoles de réanimation sont standardisés et réalisés par des vétérinaires chirurgiens spécialisés. Pendant et après ces procédures, des protocoles de prises en charge de la douleur sont systématiquement appliqués (Anti-Inflammatoires Non Stéroïdiens et/ou opioïdes). Les animaux sont hébergés systématiquement en groupe sociaux ou individuellement pour les besoins de l'étude, ils ont accès à un enrichissement environnemental multimodal (social, alimentaire, manipulatoire et physique) et dans des conditions environnementales d'hébergement contrôlées et maîtrisées (température et ventilation). Des points limites stricts et spécifiques détaillés dans la procédure ANIM-WI-015 sont appliqués tout au long du projet. Un bilan intermédiaire en cours de projet sera effectué pour évaluer les dommages réellement subis par les animaux.

Choix des espèces

Les dispositifs testés dans ce projet doivent l’être sur une anatomie qui ressemble à celle de la femme avec les mêmes dimensions, ce qui impose l’expérimentation sur des gros animaux pour mimer l’anatomie de patients humains qui vont de l’enfant à l’adulte de grande taille. Les différences interspécifiques de la nature tissulaire, de la forme, de la taille anatomique et aussi de la fonction requièrent l’emploi de plusieurs espèces différentes pour optimiser l’expérimentation et l’évaluation des dispositifs évalués dans ce projet. Les animaux utilisés pourront être des juvéniles. L'atteinte de l’objectif scientifique passe par l'utilisation d'animaux ayant une anatomie et/ou un contexte clinique (création de défect, modèle lésionnel) comparables à ceux observés chez la Femme.

72 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une première chirurgie abdominale avec réveil, puis 24 heures plus tard une seconde chirurgie sans réveil pour prélever un caillot et du sang, avec une exposition de six heures à une hypoxie reproduisant les conditions d'un vol long-courrier. Le porteur indique que la chirurgie peut provoquer des douleurs post-opératoires dans les heures suivant le réveil. Il justifie l'animal par l'impossibilité de reproduire in vitro la complexité d'un vaisseau sanguin entier.

Objectifs

Evaluation en préclinique des effets de l’hypoxie sur la thrombose veineuse profonde. L'’intérêt est d'’identifier les acteurs cellulaires et protéiques impliqués dans la formation du thrombus après une exposition à un environnement hypoxique hypobare similaire à un vol d’avion long-courrier (minimum de 4 heures)

Bénéfices attendus

Ce projet d’expérimentation permet de reproduire in vivo la formation d’un thrombus sous l’effet d’une hypoxie hypobare et donc de simuler au mieux les conditions environnementales auxquelles sont exposées les passagers d’un vol long-courrier. Cette approche permettrait d’identifier les acteurs cellulaires par lesquels l'hypoxie joue son rôle pro-thrombotique et donc de révéler à terme de nouvelles cibles thérapeutiques pouvant être spécifiques pour les personnels de bord et les « grands voyageurs ».

Procédures

Les animaux sont dans un premier temps soumis à une chirurgie abdominale avec réveil. 24 heures après ces mêmes animaux sont soumis à une deuxième chirurgie qui cette fois est sans réveil permettant le prélèvement du thrombus et du sang. Les deux chirurgies ainsi que les prélèvements ne sont réalisés qu'une seule fois par animal. Un groupe d’animaux sera également soumis à du gavage sur 3 jours à raison d’une fois par jour.

Impact sur les animaux

Cette procédure est une procédure avec réveil et nécessite une chirurgie abdominale qui peut engendrer des douleurs post-opératoires les heures suivants le réveil des animaux. Les chirurgies ont une durée de 40 minutes et l'exposition à l'hypoxie hypobare ou normoxie normobare dure 6 heures. Le gavage ainsi que le phénotype bloquant l’activation plaquettaire rendent les chirurgies plus longues d’environ 10 minutes car les animaux ont un risque de saignement plus élevé que la normale.

Devenir

Les animaux sont euthanasiés à la fin de la procédure après prélèvement sanguin et prélèvement de caillot sanguin.

Remplacement

A ce jour l’étude in vitro des neutrophiles, des plaquettes et des cellules endothéliales ne permet pas à elle seule de reproduire l’intégralité du vaisseau sanguin. De plus, l'induction de l'hypoxie à l'échelle cellulaire ne reproduit pas la complexité des pathologies thrombotiques veineuses auxquelles sont exposés les passagers d’un avion.

Réduction

Dans le cas où une différence significative est obtenue entre deux groupes expérimentaux avant l’utilisation de la totalité du lot, nous ne réaliserons pas d’expérimentations supplémentaires. L’analyse du thrombus et des composés sanguins sera réalisée dans les mêmes animaux afin de respecter la règle des 3R (Reduction).

Raffinement

Les animaux seront utilisés 7 jours après leur arrivée dans l'animalerie pour leur laisser le temps de s'acclimater. Afin de limiter le stress, les animaux seront transférés 24h avant la chirurgie dans la cage qui les hébergera tout le long de la procédure. Ceci aura pour but de les habituer à leur nouvel habitat et de les acclimater à la prise d'eau gélifiée. Au cours de la chirurgie, les animaux suivants attendront dans une pièce d’hébergement afin de ne pas être perturbé par la chirurgie en cours. Les animaux seront opérés sur un tapis chauffant (37°C) afin de maintenir leur température pendant la chirurgie. Pour améliorer les conditions de réveil, les animaux seront placés sur une bouillotte dans la cage pour les maintenir au chaud. Une surveillance accrue sera réalisée après la chirurgie toute la journée ainsi que pendant l'exposition à l'hypoxie hypobare pour le groupe concerné pour évaluer le bien-être des animaux et détecter rapidement tout signe de souffrance. Une première dose d'anti-douleur sera administrée aux animaux 30 minutes avant la chirurgie et une deuxième dès la fin de la chirurgie. Une troisième dose est injectée à la fin de la journée afin de limiter les douleurs durant la nuit. Le lendemain matin, soit 12 heures après, une dernière injection d'anti-douleur est réalisée avant de placer les souris en normoxie normobare ou en hypoxie hypobare. En cas de signes de souffrances chez un animal une nouvelle injection d'anti-douleurs lui sera administré.

Choix des espèces

Le modèle murin est un excellent modèle de thrombose à la fois artérielle et veineux et reproduit au mieux les mécanismes de thrombose présents chez l'humain. Les animaux seront utilisés entre 5 et 12 semaines afin d’avoir un système immunitaire et vasculaire fonctionnel.

1 008 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une greffe sous-cutanée de cellules tumorales sur un ou deux flancs, puis des traitements par différentes voies, avant un prélèvement sanguin terminal sous anesthésie, pour tester un anticorps contre un modèle de neuroblastome, un cancer de l'enfant. Le porteur décrit une nécrose tumorale qui peut atteindre la surface et former une plaie s'agrandissant par frottement ou "cannibalisme", tout en la présentant comme un signe d'efficacité. Il justifie l'usage de l'animal par une exigence "réglementaire" de tester le médicament sur deux modèles avant l'humain.

Objectifs

La neurotensine (NTS) est une hormone du tractus gastro-intestinal. Son action est transmise à la cellule par des récepteurs, le plus important étant le récepteur de haute affinité, le NTSR1. Nous avons pu démontrer la contribution de ce couple dans l’agressivité tumorale, par ses actions sur la croissance tumorale avec des effets sur la prolifération cellulaire et l’apoptose, mais aussi sur les processus métastatiques en modifiant la migration, l’invasion et l’adhérence cellulaire. Le récepteur est surexprimé dans les cancers solides. Nous avons montré que l’expression élevée de NTSR1 est un marqueur de mauvais pronostic pour les cancers du poumon, et pour de nombreux autres cancers. La présence du récepteur NTSR1 associé à son ligand la NTS sont également associés à la résistance aux traitements anticancéreux. Nous avons donc cherché à développer des stratégies thérapeutiques pour antagoniser ce couple, afin de faire baisser l’agressivité des tumeurs et sensibiliser les cellules tumorales aux traitements thérapeutiques. Dans le but d’inhiber les effets de la neurotensine, nous avons développé un anticorps neutralisant dirigé contre la forme longue de la NTS, la LF-NTS. Notre stratégie est de diminuer l’activité du NTRS1. La preuve de concept expérimentale a été réalisée dans des modèles de cancer du poumon et du sein. Il nous ait demandé de prouver l’efficacité de notre anticorps sur un autre modèle de cancer avant de mettre en place un essai clinique. Nous avons donc décidé de nous orienter vers une maladie orpheline de l’enfant, le neuroblastome. A l’heure actuelle, les données montrent que 50 % des enfants atteints de ce type de cancer récidivent, et 10 % en survivent. Les points forts qui ont orienté ce choix sont d’une part que le récepteur de la neurotensine et les signalisations oncogéniques associées sont activés de manière permanente lors l’exposition chronique à l’agoniste de la neurotensine. D’autre part, l’étude des données publiques montre clairement un lien significatif entre l’expression de la neurotensine, la gravité de la maladie, la résistance aux traitements et la survie.

Bénéfices attendus

Nous avons établi la preuve de concept de l’efficacité d’un anticorps murin et humain dirigé contre les formes longues de la neurotensine sur la croissance tumorale, invasion métastatique et la réponse aux chimiothérapies. Ces résultats ont été publiés. L’étape suivante est de mettre en place un essai clinique, mais il nous est demandé de prouver l’efficacité de notre anticorps sur un cancer plus rare et au pronostic sombre qui validerait ce que nous avons montré sur d’autres modèles cancéreux (cancer du sein triple négatif, et du poumon non à petites cellules). La règlementation exige que les médicaments destinés à la thérapie humaine soient testés sur des modèles animaux et sur différents cancers. Les tests de l’efficacité thérapeutique de ces anticorps dans un modèle murin sont une étape préalable, nécessaire et obligatoire avant de poursuivre vers les études règlementaires de toxicologie et un essai clinique.

Procédures

Les animaux commerciaux seront acclimatés durant une semaine puis ils seront soumis à une injection sous-cutanée de cellules tumorales sur animal vigile (15 secondes/animal) sur un flanc ou sur les 2 flancs. Après la validation de l’apparition d’une tumeur solide les animaux seront traités avec les molécules thérapeutiques par injection intraveineuse au sinus retro-orbitaire, par injection per os sur animaux vigils 5 jours de suite, et par une injection de notre anticorps thérapeutique à J1, J8 et J15. Enfin, les animaux subiront un prélèvement sanguin terminal unique sous anesthésie profonde (5 minutes) puis seront immédiatement mise à mort sans réveil de l’animal. Le developpement des métastases est possible.

Impact sur les animaux

L’implantation des cellules tumorales sur le flan de l’animal provoque le développement d’une tumeur solide. Les tumeurs ne sont à priori pas innervées et elles n’entrainent donc pas de douleur en tant que telle. En revanche la taille de la tumeur peut provoquer des difficultés de déplacement des souris surtout si après l’implantation en sous-cutanée la tumeur se développe dans le creux de la patte postérieure. Ce phénomène arrive parfois, il n’est pas contrôlable. L’efficacité de la thérapie que nous développons se traduit par une réduction de la taille tumorale, ralentissement de la pousse, mais aussi par une possible nécrose plus ou moins importante qui démarre au centre de la tumeur. Ce phénomène de nécrose peut atteindre la surface de la tumeur et provoquer une plaie. Cette plaie peut s’agrandir soit par frottement soit par cannibalisme. Dès l’apparition d’un point de nécrose, nous appliquons des soins adaptés. Cependant, plus le traitement est efficace plus la nécrose va se développer à l’intérieure de la tumeur. C'est un phénomène inévitable que nous prenons en compte pour évaluer l’efficacité de la thérapie.

Devenir

L’ensemble des animaux impliqués dans ce projet seront euthanasiés à la fin de la période de maintien prévu ou plus tôt en cas d’atteinte de points limites afin de réaliser les différents prélèvements nécessaires aux analyses.

Remplacement

Nous avons établi la preuve de concept de l’efficacité d’un anticorps murin et humain dirigé contre les formes longues de la neurotensine sur la croissance tumorale, invasion métastatique et la réponse aux chimiothérapies. Ces résultats ont été publiés. L’étape suivante est de mettre en place un essai clinique, mais il nous est demandé de prouver l’efficacité de notre anticorps sur un cancer plus rare et au pronostic sombre qui validerait ce que nous avons montré sur d’autres modèles cancéreux (cancer du sein triple négatif, et du poumon non à petites cellules). La règlementation exige que les médicaments destinés à la thérapie humaine soient testés sur des modèles animaux et sur différents cancers. Les tests de l’efficacité thérapeutique de ces anticorps dans un modèle murin sont une étape préalable, nécessaire et obligatoire avant de poursuivre vers les études règlementaires de toxicologie et un essai clinique.

Réduction

Nous limitons au minimum le nombre d’animaux par groupe de façon à obtenir des résultats statistiquement fiables. A cause des variabilités inter animales et intergroupes, un nombre trop restreint d’animaux engendrerait des résultats trop variables et non valides. Compte tenu des données de la littérature (variabilité attendue) et des effets espérés, un test de puissance statistique a été utilisé pour déterminer le nombre minimum d’animaux nécessaire pour cette étude. Les procédures expérimentales ont été affinées pour éviter l'utilisation inutile de souris. Un nombre de 10 souris pour chaque groupe expérimental est prévu afin de pouvoir réaliser des études statistiques. Un total de 796 souris, qui a été défini par une approche statistique, sera nécessaire pour la mise en œuvre de ce projet. Nous adapterons chaque test statistique en fonction du type de résultats et d’analyse à effectuer. Les 3 phases de ce projet se dérouleront séquentiellement à partir du moment où la phase précédente est validée. Phase 2 sera mise en place si la phase 1 est validée. Phase 3 sera mise en place après la sélection des lignées cellulaires en phase 2. La phase 4 sera réalisée qu’après la validation de la phase 3.

Raffinement

Dans la réalisation de ce projet, l’ensemble des procédures ont été mises au point afin de permettre une interprétation fiable dans le respect du bienêtre animal, en limitant la douleur et le stress (anesthésie, analgésie, etc.). Les conditions d’hébergement sont conformes à la règlementation, les animaux disposent de nourriture et d’eau ad libitum. Le milieu est enrichi à l’aide de coton de nidification ou de maison de type igloo. Nous nous efforçons à chaque instant de raffiner nos procédures afin de garantir le bienêtre des animaux en cours de procédure grâce à une surveillance attentive (points limites adaptés) et des soins adaptés (anesthésie, analgésie, etc.). Dans ce projet, l’administration des traitements devrait apporter un bénéfice pour les animaux avec un ralentissement de la progression tumorale. De plus, l’ensemble des gestes techniques qui sont réalisés sur animal vigile sont pratiqués par des personnes formées et expérimentées avec du matériel adapté permettant de réduire significativement les nuisances liées aux actes techniques.

Choix des espèces

Justification de l’espèce : Le choix de l’espèce est justifié à travers différents aspect : - La physiologie de la souris qui est un mammifère comme l’Homme ; - La possibilité de recréer un modèle de neuroblastome - Une espèce couramment utilisée et reconnue en oncologie - Un modèle ayant permis de déterminer l’importance du protocole d’administration, l’influence du volume tumoral et la toxicité des traitements - La réglementation demande à ce que tout développement de médicaments soit testé chez deux modèles animaux différents avant administration chez l’humain. Description du ou des modèle(s) : La souris Nude est le standard pour les études précliniques relatives à l'évaluation in vivo des effets anti-tumoraux sur des cellules humaines. Nous utiliserons la souche NMRI Nude-Foxnu afin de faciliter la greffe et le développement de cellules d’origine humaine. Selon la fiche research models de la souche NMRI-Foxn1nu/nu proposée par le fournisseur, le poids des animaux se stabilise entre 28 et 35 jours d’âge. Ce stade de développement est couramment utilisé et validé par la communauté scientifique. Description de l’identification : L’identification par bague est privilégiée, car la plus pratique pour identifier les souris. Elle sera réalisée au cours de la semaine d’adaptation. En cas de perte les animaux seront bagués de nouveau ou à défaut des marquages au feutre de couleur des queues pourront également être réalisées pour sécuriser l’identification.

20 poissons zèbres vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Sous anesthésie, on perce l'os du crâne avec une aiguille pour injecter de l'insuline dans les ventricules cérébraux, puis les cerveaux sont prélevés 24 heures plus tard, afin d'étudier la neurogenèse chez l'adulte. Le porteur décrit une procédure invasive mais rapide et affirme n'avoir jamais observé de troubles après ce type d'injection. Il conclut que les modèles in vitro n'ont pas la complexité suffisante et justifie ainsi le recours à l'animal.

Objectifs

Le projet consiste à évaluer l'impact de l'injection intracérébroventriculaire d'insuline sur la neurogenèse chez le poisson-zèbre adulte. Bien que la neurogenèse soit un phénomène se produisant principalement au cours du développement du système nerveux, de nombreuses études ont démontré que ce processus pouvait se produire au niveau de certaines régions particulières du cerveau adulte. Les données de la littérature ont montré que la neurogenèse chez l'adulte pouvait être impactée tout au long de la vie par différents facteurs tels que le stress et les dommages cérébraux (accidents vasculaires cérébraux, traumatismes crâniens et maladies neurodégénératives). Dans le cadre de ce projet, nous nous intéressons à la prolifération des cellules souches neurales à la suite d'une injection intracérébroventriculaire d'insuline, en évaluant l'activité proliférative au niveau des niches neurogéniques des poissons zèbres adultes. Notre objectif est de comprendre si la stimulation des voies de l'insuline pourrait permettre d'augmenter la neurogenèse afin de contrecarrer l'effet de certaines maladies impactant négativement la neurogenèse (maladies neurodégératives, diabète, obésité).

Bénéfices attendus

Ce projet participera à une meilleure compréhension du rôle de l'insuline ainsi que des mécanismes au niveau moléculaire qui se mettent en place dans le processus de neurogenèse chez l'adulte. Il pourra permettre d'envisager à termes certaines solutions thérapeutiques visant à maintenir un certain niveau de neurogenèse indispensable à la mémorisation et à l'homéostasie cérébrale.

Procédures

Tous les animaux (n=20) seront soumis à une seule injection (véhicule ou insuline) au niveau des ventricules cérébraux. Il s'agit d'une procédure invasive mais rapide et réalisée sous anesthésie générale. Pour cela, le poisson est anesthésié sous tricaïne (0.02 %), un orifice au niveau de l'os du crâne à la jonction télencéphale/rhombencéphale est réalisé avec une aiguille 30G ½ et une injection intracérébroventriculaire d'insuline (1 à 2 μL) est effectuée au niveau de cet orifice via un micro injecteur. L’ensemble de la procédure dure environ 2 min.

Impact sur les animaux

L'injection, si mal réalisée, peut entrainer des troubles locomoteurs du poisson. Cependant, cette procédure sera réalisée par une personne qualifiée et expérimentée. Lorsque les poissons sont replacés dans de l’eau propre, la récupération est rapide (moins de 30 secondes). Un stress post-anesthésique peut être observé pendant cette période (

Devenir

A la fin de l'expérimentation (24h post-injection), les animaux sont mis à mort et les cerveaux sont prélevés afin de permettre l'étude de la prolifération des cellules souches neurales au niveau des niches neurogéniques.

Remplacement

Les modèles in vitro ne présentent pas une complexité suffisante capable de prendre en considération l'ensemble des signaux intrinsèques et extrinsèques qui se mettent en place. Le modèle animal permet de considérer l'ensemble des processus tels que l'activation de différentes voies de signalisation ainsi que l'activation de différents types cellulaires qui se mettent en place à la suite d'une injection d'insuline au niveau du ventricule.

Réduction

L'expérimentation a été conçue afin d'utiliser le moins d'animaux possible. Les expérimentations seront réalisées sur un nombre total de 20 poissons (10 animaux/groupe). Les données de précédentes études chez le poisson-zèbre au sein du laboratoire ont montré qu’un nombre minimal d’environ 10 poissons/groupe était suffisant afin de s’affranchir de la variabilité inter-individuelle et d’obtenir des résultats statistiquement exploitables.

Raffinement

A la suite de l'injection intracérébroventriculaire, les animaux sont regroupés dans un aquarium avec un espace suffisant limitant au maximum les contraintes subies et permettant un comportement normal. La procédure invasive sera réalisée sous anesthésie générale par une personne qualifiée. Différents points limites spécifiques tels qu'un comportement anormal (mouvements circulaires), nutrition anormale (voire incapacité à se nourrir), flottabilité anormale, couleur anormale seront appliqués et tout signe de souffrance sera étudié afin de prendre les mesures adéquates.

Choix des espèces

Le poisson zèbre est un modèle solidement reconnu pour l’étude de nombreux processus physiologiques et physiopathologiques. Il existe une forte conservation de ces processus au cours de l’évolution. C'est un modèle d’étude de l’immunité, d’oncologie, de réparation cellulaire, de neurogenèse et depuis quelques années, des maladies métaboliques. Il est en effet très utilisé dans l’étude de la plasticité cérébrale puisque les gènes intervenant dans ces processus physiopathologiques sont très conservés chez le poisson-zèbre.

120 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent des injections répétées de nitroglycérine, une tous les deux jours pendant neuf jours, pour reproduire une migraine chronique et une hypersensibilité douloureuse au toucher appelée allodynie, avant d'être anesthésiés et mis à mort pour prélever leurs tissus nerveux. Le porteur étudie l'implication des astrocytes et annonce un intérêt "fondamental" doublé d'une possible piste thérapeutique contre la migraine humaine. Il affirme qu'aucune méthode alternative ne remplace ce protocole car la douleur implique de nombreuses régions du système nerveux.

Objectifs

La migraine est une pathologie qui a un fort impact sur la santé publique (12-15% de la population touchée). Une des signatures comportementales de la migraine est l’hypersensibilité à la douleur mécanique cutanée appelée allodynie qui représente en plus de la douleur spontanée un symptôme très handicapant pour les malades. L’allodynie correspond à une douleur provoquée par une stimulation normalement non douloureuse qui peut être déclenchée suite à une inflammation.En temps normal, les informations tactiles et douloureuses n’aboutissent pas au même niveau de la moelle épinière ou du tronc cérébral, les deux modalités sensorielles (tact et douleur) sont donc normalement séparées. En conditions pathologiques, par exemple lors d’une allodynie, l’information tactile devient capable d’activer des neurones nociceptifs, grâce à un circuit qui implique plusieurs cellules. Le tact va alors devenir douleur (allodynie mécanique). Ce processus va provoquer l'activation de plusieurs populations neuronales et implique également une population spécifique de cellules gliales, les astrocytes. Cependant, peu de choses sont connues sur ces cellules et leur implication dans le déclenchement de l’allodynie .L’objectif de ce projet va consister à étudier l’implication des astrocytes et plus précisément des canaux potassiques astrocytaires dans un modèle de migraine chronique .Ce projet combinera des études comportementales et d’expression protéique. Il présente donc un intérêt fondamental, et également un intérêt plus appliqué en permettant éventuellement de proposer de nouvelles cibles thérapeutiques visant à diminuer les douleurs pathologiques chez l’homme.

Bénéfices attendus

La migraine est une pathologie qui a un fort impact sur la santé publique (12-15% de la population touchée). Les traitements proposés ont une efficacité limitée, surtout au stade chronique de la maladie. Le développement et l'évaluation des effets antalgiques de nouvelles molécules est indispensable pour l’amélioration des thérapeutiques.

Procédures

Les injections intra péritonéales (fréquence: 1 injection tous les 2j pendant 9j/ durée: 30s) et les perfusions (fréquence: 1/ durée 30min) seront réalisées par du personnel formé et compétent, sous la responsabilité des membres de la Structure du Bien Etre Animal.

Impact sur les animaux

Les résultats obtenus des travaux des autres laboratoires avec ce modèle de migraine chronique ne montrent pas d'effets indésirables sur les animaux autre que la développement d'une allodynie. Les rats doivent pouvoir continuer à se mouvoir, se toiletter, exercer leurs gestes habituels.

Devenir

A la fin des procédures d'études comportementales, les animaux seront profondément anesthésiés et seront mis à mort: pour prélever les tissus nerveux d'intérêts afin de réaliser une quantification protéique ou une analyse immunohistochimique.

Remplacement

Aucune méthode alternative ne permet de remplacer ce protocole. Il est nécessaire de réaliser ces études in vivo, car l’intégration de la douleur implique de nombreuses régions du système nerveux aussi bien central que périphérique (fibres afférentes). Des études comportementales chez l’animal vivant sont donc nécessaires pour mettre en évidence l’installation d’une l’allodynie mécanique après injection de Nitroglycérine.

Réduction

Le nombre de 6 rats /groupe pour les études comportementales et moléculaires est d’après nos données antérieures au sein du laboratoire le minimum requis pour discriminer un effet statistique significatif . Cependant, plusieurs étapes sont limitantes donc il est préférable de prévoir 10 animaux par groupe: habituation, injection,comportement, prélèvements et préparation des échantillons. C'est un modèle que le laboratoire veut mettre en place, donc, pour chaque procédure, nous allons adapter notre approche statistique aux données obtenues afin d'obtenir des résultats statistiquement fiables et pertinents avec une puissance d’analyse d’au moins 70%. D’abord, un test de significativité sera réalisé afin de déterminer si les données suivent une distribution normale, puis un test d’égalité des variances avant de confronter les valeurs avec un test paramétrique. Dans le cas où le test de normalité soit significatif ou les variances ne puissent pas être considérées égales, nous allons donc utiliser des tests non paramétriques. La significativité sera définie pour une valeur de p≤0,05. Les groupes non stimulés (NS) seront réalisés en priorité; si les résultats obtenus sont significatifs, nous ne réaliserons pas les groupes stimulés (St).

Raffinement

Préalablement à toutes études comportementales, les animaux sont (i) hébergés dans des cages à environnement enrichi dans notre animalerie, pendant une semaine, et (ii) soumis à des séances d’habituation, pendant 4 jours, afin de diminuer le stress lié au nouvel environnement et à la manipulation par l’expérimentateur. Pour les injections, les rats seront préalablement anesthésiés. L’anesthésie adéquate des animaux est confirmée par l’absence de réflexe de retrait de la patte en réponse à un pincement de la patte postérieure. De plus, en cas d’injection d’un produit inflammatoire au niveau de la lèvre supérieure droite ou de la patte, le suivi post-opératoire, avec un examen minutieux de la zone d’injection, est poursuivi dans les jours suivants. Lors des enregistrements électrophysiologiques, un contrôle de la température et cardiorespiratoire est réalisé sur l'animal. L'état général de l'animal est surveillé tous les jours avec contrôle du poids. Les points limites des animaux sont identifées par une liste définie. Si au cours de l’expérimentation, l’animal a de grosses difficultés à se déplacer, se relever pour se nourrir, l’animal sera euthanasié par dose létale de pentobarbital.

Choix des espèces

La souche de rat Sprague-Dawley est couramment utilisée au sein du laboratoire depuis de nombreuses années et dans les études précédentes sur le sujet dans d’autres laboratoires. C’est par ailleurs un des modèles les plus utilisés pour les études comportementales dans le domaine de la douleur. Nous utiliserons des animaux entre 7-10 semaines, pour comparer avec les données du laboratoire.

170 poissons zèbres vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. On leur prélève un morceau de nageoire caudale sous anesthésie pour génotypage, puis on les isole jusqu'à trois jours, dans le but de créer des lignées génétiquement modifiées rendant fluorescentes des vésicules extracellulaires. Le porteur indique que les poissons sont réutilisés pour maintenir la lignée et gardés en vie jusqu'à leur an et demi, avant d'être mis à mort. Il conclut qu'aucune méthode de remplacement in vitro n'est possible parce que le projet repose sur la modification du génome d'un organisme vivant.

Objectifs

Les vésicules extracellulaires sont des petites particules qui sont sécrétées naturellement pas les cellules de l’organisme. Bien que ces vésicules semblent intervenir dans un grand nombre de mécanismes physiopathologiques, leur caractérisation dans des organismes vivants est encore très limitée, notamment du fait de leur petite taille, ce qui entrave leur utilisation en tant que marqueur ou véhicule thérapeutique. Pour permettre cette caractérisation, l’utilisation du poisson zèbre apparait comme un modèle prometteur du fait de son développement rapide et en dehors de leur mère, mais également de sa transparence au stade embryonnaire, qui rendent possible la visualisation de ces vésicules en temps réel chez l’animal vivant. Notre projet aura pour but de générer différentes lignées de poissons zèbres qui exprimeront un marqueur de ces vésicules qui sera fluorescent, jouant ainsi le rôle d'une étiquette, ce qui permettra de visualiser directement ces vésicules dans les différents tissus de notre choix (muscles, vaisseaux sanguins, neurones...) puis de les suivre dans tout l'organisme. Nous réaliserons la sélection des individus présentant l’étiquette fluorescente dans le tissu d’intérêt et par technique de génotypage, respectivement. Ces nouvelles lignées permettront ensuite de caractériser les propriétés biologiques et fonctionnelles de ces vésicules chez l’animal, pour chacun des tissus choisis.

Bénéfices attendus

La création de ces nouvelles lignées contribuera à une meilleure compréhension de la biologie des vésicules extracellulaires chez l’animal et fournira des données importantes sur leur potentiel thérapeutique.

Procédures

Prélèvement de morceau de nageoire caudale, en une fois, sous anesthésie pendant 5 minutes. Isolement pour génotypage, en une fois, pendant 3 jours maximum.

Impact sur les animaux

Lors de ce projet, les nuisances attendues seront le stress de l’anesthésie, la douleur liée au prélèvement pour le génotypage.

Devenir

Les animaux seront réutilisés à la fin de la procédure pour maintenir la lignée et donc perpétuer les futures générations. Cependant, les animaux seront gardés en vie jusqu’à leur un an et demi, après cela, ils seront mis à mort.

Remplacement

Ce projet repose sur la création de nouvelles lignées de poissons zèbres dont le génome sera modifié pour l’étude du comportement des vésicules extracellulaires en temps réel chez un organisme vivant. En ce sens, aucune méthode de remplacement in vitro n’est possible pour cette question.

Réduction

Selon des tests statistiques, nous avons réduit le nombre de poissons à 10 de manière à toujours avoir 90% de chance d’obtenir des différences significatives. Nous estimons que des groupes de 10 animaux seront suffisants pour la durée de ce projet, bien que la morbidité et viabilité de ces nouvelles lignées de poissons restent encore inconnues.

Raffinement

Afin d’améliorer la qualité de vie des animaux, un enrichissement de milieu sera mis en place, notamment par l’utilisation d’un fond imagé lors des accouplements, mais également par l’approvisionnement en plancton une fois par jour, en fonction de la production en plancton au sein de l’animalerie. De la même manière, afin de limiter la souffrance et/ou stress de l’animal lors du génotypage, un analgésique (lidocaïne) et un anesthésique (benzocaïne) seront utilisés. Un système d’hébergement spécifique au génotypage sera également mis en place et relié au système aquatique, de manière, à ce que les poissons soient séparés les uns des autres mais qu’ils puissent se voir au travers de parois transparentes. Enfin, le temps d’isolement sera le plus court possible, c’est-à-dire le temps de la réalisation des techniques de génotypage.

Choix des espèces

Le poisson zèbre est un modèle animal où son développement rapide et en dehors de leur mère permet de réaliser facilement des manipulations génétiques pour l’obtention de lignées dont le génome a été modifié. Du fait de la transparence des embryons, l’observation des organes internes à l’échelle de l’organisme entier est facilitée. Cette caractéristique ainsi que la taille de ce modèle sont un grand avantage pour la visualisation des vésicules extracellulaires (notamment dans les fluides biologiques) et de leur interaction avec des tissus récepteurs. Les poissons seront utilisés jusqu’à leur un an et demi de manière à pouvoir vérifier le génotype de ces poissons, à partir de leur deuxième mois, lorsqu’ils auront une taille suffisamment grande ; mais également pour perpétuer les lignées dont le génome a été modifié, par reproduction sexuée.