Recherche fondamentale

768 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections d'un inducteur chimique de tumeurs une fois par semaine pendant six semaines et des inoculations bactériennes par voie oro-gastrique, avec une perte de poids attendue dans les derniers mois. Le porteur étudie comment la co-infection par Helicobacter pylori et Escherichia coli favorise le cancer gastrique et colorectal, et affirme que seul un "organisme entier" permet d'étudier cette réponse. Les souris atteignant 20 % de perte de poids ou des signes de souffrance seront mises à mort avant le terme.

Objectifs

Environ 18% des cancers sont causés par un agent infectieux, dont la bactérie Helicobacter pylori, responsable de l’infection chronique la plus répandue dans la population mondiale. H. pylori est reconnue comme le facteur de risque majeur du cancer gastrique (CG), souvent associé à un mauvais pronostic. H. pylori pourrait aussi être impliquée dans le développement du cancer colorectal (CCR), tout comme des souches pathogènes de la bactérie Escherichia coli. Un évènement important dans la genèse de ces cancers, est la dysbiose du microbiote gastrique et intestinal, respectivement observée chez les patients atteints de CG et de CCR, et confirmée dans le modèle animal murin. Comment la co-habitation de différentes bactéries dans le même hôte peut influencer leur potentiel pathogène respectif, est la question principale à laquelle se propose de répondre ce projet. Notre hypothèse est que H. pylori et E. coli pourraient favoriser des mécanismes oncogènes communs, exacerbés par leur co-habitation dans le même hôte et impactant leur pathogenèse respective. Basé sur le développement du modèle souris de co-infection, H. pylori-E. coli, les objectifs de ce projet sont : - D’analyser si la sévérité des lésions inflammatoires gastriques induites par H. pylori peut être modulée par la présence de E. coli dans le compartiment intestinal et inversement. - De déterminer si ces mécanismes sont associés à des effets locaux ou systémiques. - De définir si les mécanismes impliqués dans les processus de tumorigenèse sont communs aux deux infections. Les évènements d’instabilités génétiques et de régulation épigénétique jouent un rôle essentiel dans la promotion des mécanismes de tumorigenèse. Ainsi, une fois établi le modèle de co-infection chez la souris et combinant différentes approches, les conséquences de la présence de ces deux bactéries seront analysées sur les mécanismes de régulation à l’origine d’un développement tumoral, dont la méthylation de l’ADN et son impact sur la réponse globale de l’hôte à ces conditions d’infection.

Bénéfices attendus

Ce projet apportera une meilleure compréhension des mécanismes à l'origine du développement des cancers gastrique et colorectaux induit par H. pylori et E.coli pathogène. D’autre part, peu de chose sont connues sur l’impact réel de la co-infection par ces deux pathogènes dans l’initiation et/ou promotion de la tumorigenèse. De plus ces données peuvent aboutir à des stratégies de dépistage et/ou prévention du développement du cancer gastrique ou colorectal ou nous permettre d’identifier certaines cibles thérapeutiques.

Procédures

- Injections intra-péritonéales (30 secondes) d’inducteur de tumeurs une fois par semaine pendant 6 semaines ou d’inhibiteur pharmacologique trois fois par semaine pendant 1 mois (fréquence sur l’ensemble de la procédure = 1 fois ou 2 fois avec intervalle de 2 mois ou fois avec intervalle de 2 mois). - Inoculations de suspensions bactériennes ou de streptomycine par voie oro-gastrique 2 fois toutes les deux semaines à 2 reprises espacées de 24 heures (30 secondes).

Impact sur les animaux

Les effets indésirables potentiellement attendus sont modérés. Ils sont attendus durant la période de traitement par l’inducteur de tumeurs pendant 6 semaines sous forme de baisse de mobilité dans les 48h suivant l’injection IP, comme cela a été rapporté pour la lignée murine particulièrement sensible A/J. Nous ne savons pas si ces effets seront observés pour les C57BL/6, ils ne sont pas rapportés dans la littérature. Durant la progression du protocole, il est envisageable que les groupes recevant une double-infection, et pour lesquels nous anticipons une accélération ou aggravation des lésions pré-tumorales, présentent une perte de poids modérée dans la dernière phase de l’essai (6 à 9 mois post-infection).

Devenir

La mise à mort des souris à la fin de l'expérience est indispensable pour nous permettre de prélever l'estomac et donc de quantifier les bactéries H. pylori qui ont colonisé cet organe. D’autres organes seront également prélevés pour analyses histologiques et moléculaires qui sont indispensables pour le but final de l’étude qui est d’évaluer la carcinogenèse.

Remplacement

Seul un modèle in vivo permet de répondre aux questions complexes soulevées par ce projet, i.e. étudier la réponse d’un organisme entier à une infection ou une co-infection via la mobilisation de son système immunitaire et les conséquences sur les mécanismes de tumorigenèse. Dans le cas de l’infection par H. pylori, le modèle souris permet de récapituler l’ensemble de la cascade d’évènements décrits en pathologie humaine, allant de la gastrite chronique aux lésions pré-cancéreuses que sont les dysplasies gastriques. La réponse immunitaire observée chez la souris reflète parfaitement celle observée chez l’Homme. De même, la souris est une espèce de choix pour l’étude des facteurs de virulence de E. coli car elle est permissive à l’infection par ce pathogène opportuniste sans nécessité de manipulations génétiques ou de modification du statut immunitaire des animaux. De plus la littérature concernant ces infections est abondante et les modèles expérimentaux bien établis, ce qui permettra d’obtenir des résultats fiables en limitant le nombre d’animaux utilisés. Ainsi, l’utilisation du modèle souris se justifie parfaitement car il remplit la condition essentielle de reproduire plusieurs aspects des pathologies observées chez l’Homme. D’autre part, l’utilisation d’un carcinogène est nécessaire pour diminuer les temps d’expérience. Dans ce contexte, le modèle murin de carcinogenèse AOM-induit est parfaitement adapté.

Réduction

Dans nos expériences, le nombre d’animaux par groupe test est calculé au plus juste pour être statistiquement significatif en utilisant des modèles hiérarchiques (ou modèles à effets mixtes). Ce projet comprend trois procédures qui s'articulent sur un nombre de 16 animaux par groupe. Ce nombre est similaire à certaines études du même type et il est proche des estimations que réalisées par notre statisticien (pour des tailles d'effets proches de 1). Les effectifs proposés semblent donc dimensionnés par rapport aux objectifs du projet. Le succès d'infection par animal rentre également en considération. L’ensemble des organes d’intérêt sera prélevé à l’issue des différentes expériences, de fait les animaux ne pourront pas être réutilisés. Les fèces seront prélevées longitudinalement (toutes les deux semaines) et conservés congelés en vue d’étude futures visant à définir les dysbioses associées aux infections et au développement de la pathologie sans avoir à reprogrammer des expériences similaires.

Raffinement

Les faibles doses d’inducteur de tumeurs utilisées engendreront des effets néfastes modérés sur les souris. Nous serons vigilants en particulier au cours des 6 semaines de traitement par l’inducteur de tumeurs afin de prévenir au plus tôt tout signe évident de détérioration de l’état général des animaux. Des hydrogels seront mis à disposition des animaux. Nous utiliserons une feuille d'observation : tout animal présentant des signes de souffrance, tels que l'apparence du poil affectée ou un changement de leur comportement, sera noté selon une grille et mis à mort si son état le nécessite ou en cas de perte de poids >20%. En référence à notre expertise de ces modèles murins d’infection, l’observation des animaux infectés par chaque bactérie en absence d’inducteur de tumeurs ne montre aucune modification de comportement ou physique qui pourrait indiquer une quelconque souffrance. Chacune des bactéries n’induit pas de signes digestifs tels que la diarrhée après administration. Si la procédure 1 indique que la co-infection permet d’observer une synergie dans le développement pathologique sans adjonction d’inducteur de tumeurs, les procédures 2 et 3 seront menées sans inducteur de tumeurs, ce qui réduira les nuisances et améliorera le bien-être des animaux.

Choix des espèces

Nos deux laboratoires ont une longue expérience du modèle souris d’infection par H. pylori ou par E. coli et nous possédons des souches adaptées à la colonisation des souris. De plus, dans le cadre de notre étude, le modèle murin est adapté car il reproduit de nombreux aspects des pathologies humaines étudiées. Nous utilisons des souris C57BL/ 6, mâles, âgées au début de l’expérience de 4 à 6 semaines. Les souris seront utilisées au stade de jeunes adultes (environ 6 semaines). Il s’agit du stade le plus largement décrit et validé dans les publications. A cet âge, nous limitons les biais liés à l’utilisation de souris vieillissantes. De plus, leur taille est suffisante pour une manipulation aisée et leur système immunitaire est mature.

10 chats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, tous gardés en vie à l'issue. Huit reçoivent une perfusion intraveineuse de 15 à 30 minutes sous contention manuelle prolongée, suivie de prélèvements de sang répétés pendant 28 jours, deux autres restant en réserve. Le porteur compare deux formulations d'un composé test et affirme qu'aucune méthode ne reproduit la diffusion d'un produit dans le sang "au niveau de l'organisme entier", d'où le recours "indispensable" à l'animal. Les points limites prévoient l'exclusion de tout chat montrant agressivité, troubles de l'équilibre ou douleur aux sites de prélèvement.

Objectifs

Les objectifs de ce projet sont: - de déterminer les paramètres pharmacocinétiques d'un élément test mis en solution sous deux formulations différentes aprés une simple administration intraveineuse (perfusion de 15-30 minutes) et de les comparer entre elles. - de vérifier certains paramètres hématologiques pour évaluer la pharmacodynamie de l'élément test.

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus sont de pouvoir déterminer les paramètres pharmacocinétiques de l'élément test présent dans deux formulations différentes. Et de montrer que cela n'a pas eu d'impact au niveau clinique en suivant certains paramètres hématologiques, impact sur la pharmacodynamie.

Procédures

Les animaux seront soumis à une administration des formulation test par voie intraveineuse. 1 seule administration / animal Durée: 15-30 minutes Des prélèvements sanguins seront réalisés: 1 ou 2 prélèvements par jour maximum. Volume de sang prélevé entre 2 et 2.5 mL. Durée d'un prélèvement de l'ordre de la minute. prélèvement aura lieu avant administration, 2 prélèvements le jour de l'administration, puis 1 prélèvement par jour pendant 3 jours puis 1 prélèvement par semaine jusqu'à 28 jours aprés administration.

Impact sur les animaux

L'administration de l'élément test est une administration intraveineuse par perfusion de 15 à 30 min. Cela va necessité une contention longue dans la durée pour l'animal. La contention sera manuelle. Durant la phase d'acclimatation les animaux auront une péride d'entrainement pour s'habituer à cette durée de contention. La manipulation des animaux se fera par un personnel formé.

Devenir

Tous les animaux seront gardés en vie à la fin de cette procédure.

Remplacement

Aucune méthode alternative ne permettant actuellement de reproduire la diffusion d’un produit dans le sang des animaux au niveau de l'organisme entier, il est indispensable de recourir à l’animal entier.

Réduction

10 animaux seront inclus dans ce projet. 8 animaux seront administrés et 2 animaux seront des animaux de réserve si besoin.Si les 2 animaux de réserve ne sont pas utilisés, ils pourront retourner dans le stock. Les 8 animaux administrés seront répartis en 2 groupes de 4 animaux. Chaque groupe recevra une formulation test. C'est le nombre d'animaux minimal pour avoir des résultats interprétables.

Raffinement

Les chats seront hébergés par groupe de 2 (2 males et 2 femelles par groupe). De l'enrichissement (exemple: griffoir, coussin) sera présent dans chaque box autant que possible. Les points limites spécifiques de ce projet sont: - Un comportement agressif de l'animal au cours de la perfusion - Problèmes de comportement général (mouvements anormaux, perte d'équilibre, prostration) - Douleurs importantes au niveau des sites de prélèvements. Si un des points limites est atteint l'animal sera exclu du projet. Un suivi quotidien (voir plusieurs fois par jour) sera mis en place pour l'observation générale des animaux et la détection précoce de signe clinique pour une prise en charge rapide d'éventuels effets secondaires (observation de l'état de santé général, observation des sites de prélèvement, observation du comportement de l'animal...) Toute intervention sur l'animal sera effectuée par une personne habilitée et expérimentée afin de réduire au minimum le stress.

Choix des espèces

Espèce de choix pour ce type d'étude. Adulte, age supérieur à 1 an. Poids d'animaux compris entre 2.5 et 6 Kg.

10 macaques à longue queue vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils subissent des séances d'imagerie sous anesthésie, l'injection de traceurs dans le cerveau ou la pose d'une chambre d'enregistrement par trois à quatre chirurgies de six à sept heures, puis des enregistrements cérébraux pendant plusieurs mois sur animal vigile entraîné à des tâches, sous contrôle de la boisson. Le porteur justifie ce contrôle hydrique par la coopération de l'animal et euthanasie les dix individus pour analyser leur cerveau. Les retombées annoncées pour les troubles humains de la conscience et l'épilepsie sont renvoyées au moyen et long terme.

Objectifs

La connectivité étendue du claustrum avec le cortex suggère son implication dans les fonctions cognitives supérieures, y compris la conscience. Des résultats récents chez la souris remettent en question la globalité des interactions entre le cortex et le claustrum et donc leur implication dans les fonctions cognitives supérieures telles que la conscience. L’objectif du projet est donc de clarifier le role du claustrum dans les fonctions corticales chez le primate non-humain en réalisant des investigations anatomiques et physiologiques. Nos travaux préliminaires suggèrent que le macaque présente des caractéristiques inattendues propres aux primates concernant l'intégration du claustrum dans le réseau cortical global, il occupe une position centrale et est fortement connecté avec l’ensemble du cortex. L'achèvement de ces travaux dans le cadre du présent projet nous permettra de construire une matrice détaillée des connections entre le claustrum et le cortex afin de déterminer la centralité du claustrum dans le réseau cortical interaréal. En fonction du contexte, l’activité cérébrale transite rapidement entre deux états cérébraux fondamentaux en fonction du contexte : un état au repos et un état actif. Les transitions rapides entre différents états et leurs distributions spatiales en fonction des exigences comportementales sont une caractéristique majeure et encore mal comprise du cerveau. Notre hypothèse de travail est que la position centrale du claustrum dans le réseau cérébral lui confère un rôle privilégié en facilitant l'orchestration des changements rapides d'états du cerveau. Nous aborderons cette question en utilisant des enregistrements multisites de plusieurs aires corticales et du claustrum lors de différents états comportementaux chez le PNH. Nous mettrons en relation les modèles de connectivité fonctionnelle et anatomique à grande échelle. Ces résultats pourraient permettre des progrès sans précédent dans la compréhension des fonctions cognitives supérieures chez les primates.

Bénéfices attendus

Les questions scientifiques abordées dans le projet sont de nature fondamentale et, comme toute recherche fondamentale en neurosciences, ont une incidence sur les questions de santé et de maladie humaines. Le choix des animaux est significatif : Le macaque est un modèle de choix pour les neuroscientifiques du monde entier, il possède de nombreuses aires corticales similaires à celles de l’homme, avec des propriétés fonctionnelles et cognitives comparables. Seul le singe présente une hiérarchie des aires corticales qui ressemble étroitement à celle de l'homme. De plus, nos résultats préliminaires suggèrent que le claustrum des primates présente des différences significatives par rapport au claustrum des rongeurs, ce qui pourrait être directement pertinent pour les processus cognitifs, y compris les transitions entre différents états du cerveau, que nous abordons ici. Ainsi, les bénéfices immédiats de nos travaux chez le singe sont pour l'interprétation de la structure et de la fonction du cortex humain, où il est évident que les expériences invasives sur les circuits cérébraux ne peuvent être réalisées. Le projet étudie les mécanismes cérébraux à grande échelle qui sont probablement impliqués dans les fonctions cognitives les plus élevées, y compris les différents états de conscience, mais aussi dans l'épilepsie. Le lien avec l'épilepsie est plausible car une des hypothèses sur le rôle du claustrum est qu’il prévient la propagation incontrôlée de vagues d’activité excitatrice en stabilisant le réseau cortical par rétroaction inhibitrice. Ainsi les bénéfices à moyen et/ou long terme seraient l’utilisation de nos résultats à des buts thérapeutiques en médecine appliquée dans le traitement des troubles de la conscience et des épilepsies e.g. par stimulation du claustrum, après validation sur des modèles précliniques.

Procédures

Pour l’étude des connections anatomiques, les animaux seront soumis sous anesthésie générale à des examens d’imagerie (1 scanner de 10min et 2 sessions d’IRM de 3-5 heures chacune) puis à l’injection de traceur dans le cerveau (1 chirurgie de 6-7 heures) avant d’être euthanasiés pour analyser le marquage neuronal. Pour l’étude des connections fonctionnelles, les animaux seront soumis sous anesthésie générale à des examens d’imagerie (1 scanner de 10min et 2 sessions d’IRM de 3-5 heures chacune) puis à la fixation d’une chambre d’enregistrement (3 chirurgies de 6-7 heures à plusieurs semaines d’intervalle). Les animaux sont entraînés à effectuer des tâches comportementales cognitives et l’activité cérébrale est enregistrée pendant plusieurs mois sur animale vigile. Les animaux sont ensuite euthanasiés pour vérifier avec précision les sites d’enregistrements.

Impact sur les animaux

Le bien-être de l’animal suivant les procédures chirurgicales fait l’objet d’un suivi régulier afin d’adapter le niveau d’antalgiques au besoin . En dehors de la période post-opératoire, les effets indésirables potentiels sont principalement liés à l’hygiène de l’implant : en cas d’infection ou d’inflammation constatée autour de l'implant, lors des soins réguliers de l'animal par les expérimentateurs, une intervention rapide est prévue en consultation avec le vétérinaire (e.g. antibiogramme et traitement antibiotique). Il existe un risque rare que l’implant devienne non fonctionnel (casse, réaction de rejet tissulaire, infection non contrôlée par voie systémique), dans ce cas l’implant est retiré lors d'une procédure chirurgicale, la plaie nettoyée parfaitement et refermée, et l'animal traité par antibiotiques. Dans chacun de ces cas le protocole est interrompu et l’animal placé sous surveillance accrue. Toutes les expériences sur les animaux sont réalisées dans le souci du bien-être des animaux. La condition de base de toutes les expériences avec des singes éveillés et entraînés au comportement est la coopération de l'animal afin qu'il puisse accomplir les tâches comportementales de manière concentrée, persévérante et précise. Or, il n'est capable de le faire que s'il n'est ni malade, ni apeuré, ni distrait. D'autre part, l'ensemble de la situation d'élevage des singes joue un rôle décisif. En effet, seul un animal vivant dans un environnement intact et stimulant est motivé et curieux, et peut donc être entraîné. Il est réalisé un suivi régulier du poids et du niveau d’hydratation de l’animal (pendant la période de contrôle hydrique), de l‘hygiène de l’implant et du niveau de douleur suite aux actes chirurgicaux. En cas de signes cliniques de déshydratation (muqueuses sèches, perte d'élasticité de la peau (plie de peau), concentration de l'urine, réduction en humidité des fèces fraîches, perte de poids corporel), le supplément en eau est augmenté après le travail et discuté avec le vétérinaire. En cas de perduration des signes de déshydratation, nourriture et liquides en biberons sont mis à disposition jusqu'à ce que l'animal ait retrouvé son poids normal. Les causes seront recherchées et discutées avec le vétérinaire, et une adaptation de la procédure de contrôle hydrique sera alors mise en place.

Devenir

A l’issue de chaque procédure, les animaux seront euthanasiés. L’analyse post-mortem du cerveau et donc l’euthanasie des 10 animaux est nécessaire à la validation scientifique projet (quantification des connexions du claustrum et validation de la position anatomique de façon précise des sites d’enregistrements).

Remplacement

La mesure de l'électrophysiologie dans le cortex n'est possible qu'avec des méthodes invasives (enregistrements de cellules individuelles), car elles seules fournissent la résolution spatiale et temporelle nécessaire pour répondre à la question. Les méthodes non invasives telles que l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), l'électroencéphalographie sont donc exclues. L'étude des activités unitaires neuronales in-vivo étant essentielle pour la question de recherche, il est impossible de réaliser les expériences sur des cultures in-vitro. Enfin, les simulations informatiques ne peuvent pas répondre à nos questions de recherche car il n'y aura pas de modèle informatique suffisamment précis du cerveau d'un primate dans un avenir prévisible. En ce qui concerne la connectivité anatomique, seul le traçage peut fournir la connectivité inter-aires dirigée et pondérée dont nous avons besoin. Nous avons démontré par ailleurs que la mise en évidence des voies neuronales par IRM de diffusion (tractographie) présente pour l’instant un grand nombre de faux positifs, et l'absence de directionnalité la rendent inadéquate pour le présent projet. Néanmoins, nous utiliserons plusieurs approches statistiques et paramétriques afin d'optimiser la correspondance entre le traçage des voies neuronales et la tractographie. Nous développons également de nouveau protocoles d’IRMd afin d’augmenter la résolution spatiale et donc la précision des mesures. Cela permettra, tant ici que pour de futures expérimentations, d'utiliser l’IRMd, méthode absolument non invasive. Nous utilisons des modèles statistiques pour modéliser les comptages et ainsi comparer la variabilité intra- et inter-individuelle, e.g. en utilisant des modèles linéaires généralisés. Ces modélisations devraient permettre à terme de valider ou du moins d’estimer le degré de validité des mesures réalisées avec de nouveaux protocoles d’IRMd en comparaison avec les mesures issues du traçage neuronal via des traceurs fluorescents rétrogrades.

Réduction

Notre approche pour la réduction du nombre d’animaux se base sur une amélioration des techniques utilisées, une approche statistique prospective et le partage des données acquises dans ce projet. Le nombre de traceurs pouvant être utilisé simultanément a été augmenté de 3 à 4, réduisant ainsi le nombre d'animaux utilisés. Notre expérience montre que le risque d’une mauvaise position du site d’injection (contamination de l’aire adjacente ou de la matière blanche sousjacente), liés aux limites de résolutions de l’IRM et de la caméra du système de navigation cérébrale (1mm), représente environ 25% des cas. Afin de réduire le nombre d’animaux utilisés, nous ne prévoyons pas d’utiliser plus d’animaux que nécessaire une fois que 8 régions différentes du claustrum auront été correctement ciblées (e.g. si toutes les injections de traceurs étaient correctement placées dans deux animaux, nous ne prévoyons pas d’utiliser plus d’animaux pour cette procédure). Le nombre d'animaux utilisés est déjà réduit au niveau indispensable (1 animal par site d’injection permet d’obtenir la connectivité empirique pour ce site pour des connexions impliquant plus de 8 neurones par région). Nous utiliserons plusieurs approches statistiques et paramétriques afin d'optimiser la correspondance entre le traçage de voie et la tractographie (IRMd) et les données de ce projet y seront intégrées afin d’augmenter la puissance statistique. Cela permettra, tant ici que pour de futures expérimentations, d'utiliser l'IRMd, absolument non invasive. La modélisation (modèles linéaires généralisés) des comptes issus du traçage de voie et de la tractographie, permettrons de caractériser la variabilité intra- et interindividuelle pour ces deux types de mesures de la connectivité. Pour l’étude de la connectivité fonctionnelle, deux animaux constituent le minimum internationalement reconnu pour la publication des résultats. D'autres animaux sont prévus uniquement si cela s'avérait absolument nécessaire, par exemple si l'un des animaux tombait malade et serait retiré de l'expérience. Toutes les données issues de ce projet seront partagées dans un premier temps avec les différents collaborateurs directement impliqués dans l’analyse des données et la modélisation et, dans un deuxième temps, via des sites de partage pour l’utilisation de ces données par la communauté scientifique (e.g. Zenodo).

Raffinement

Une attention particulière est portée à l'animal après la chirurgie. Une grille de score post-opératoire nous permet d’évaluer, en fonction de critères spécifiques à l'espèce, les signes indicateurs de gêne ou de souffrance plusieurs fois par jour et d'adapter le traitement antalgique si nécessaire. Ces critères prennent en compte l'apparence de l'animal, les signes cliniques (température et les fréquences cardiaque et respiratoire), son comportement, la prise de nourriture et de boisson et l'aspect de la zone opérée. Le suivi de la douleur est évalué par 2 ou 3 personnes indépendantes (expérimentateurs et zootechniciens). Par ailleurs, nous avons mis en place des techniques d’enrichissement de l’environnement. Concernant le conditionnement comportemental des animaux, nous faisons appel à une méthode d’entrainement progressive qui se base sur l’habituation et le volontariat de l’animal. Nous avons raffiné les étapes d’imagerie, en supprimant la procédure chirurgicale d’implantation d’un marqueur de navigation cérébrale, grâce au nouveau système de navigation cérébrale qui utilise le scanner CT (ou tomodensitométrie) pour aligner les images d’IRM avec un scan du crâne réalisé en per-opératoire par des caméras infrarouge pour la navigation cérébrale. Le fait d’utiliser un système d’enregistrement semi-chronique constitue également un raffinement de la procédure, les électrodes ne sont pas rétractées en dehors du cerveau après chaque session, évitant ainsi la pénétration répétée de la dure mère inévitable pour les enregistrements aigus et qui peut être douloureuse pour l’animal.

Choix des espèces

1) le cortex cérébral n’existe que chez les mammifères et 2) les fibres inter-aires sont limitées à la matière grise chez le rongeur et donc invisibles à l’IRM. Pour ces raisons, pour étudier simultanément les connexions en IRM et en microscopie, nous pouvons utiliser le carnivore ou le primate non humain. D’autre part, l’homologie entre l’homme et le carnivore est relativement pauvre mais beaucoup plus importante avec le primate non humain (PNH). Le primate non humain est donc un modèle de choix en neurosciences cognitives pour comprendre le cerveau humain. De nombreuses publications démontrent une forte homologie entre le connectome cortical de l’homme et du PNH mais également de nombreuses différences avec celui du rongeur. Nous utilisons des animaux adultes (post puberté) avec une connectivité complètement mature au moment de l’expérimentation.

80 rats Wistar âgés de 18 mois vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ils reçoivent chaque jour une solution bactérienne et subissent quinze prélèvements de sang sur animal vigile, une restriction alimentaire entraînant environ 10 % de perte de poids et une mise en cage individuelle. Le porteur teste un probiotique censé limiter la fonte musculaire, présenté comme un futur produit à destination des séniors. Il affirme qu'évaluer l'effet sur le muscle rend "nécessaire" le passage par l'animal.

Objectifs

Le projet vise à valider in vivo la capacité d'un probiotique (Limosilactobacillus muscosae seul ou en association avec L. casei) à limiter la fonte musculaire chez des rats dénutris, animaux modèles du syndrome de fragilité de l'Homme.

Bénéfices attendus

Le projet participera au développement d'un nouveau probiotique à destination des séniors favorisant la sensibilité à l'insuline et améliorant la régulation de la glycémie. Cet effet santé du probiotique permettra de limiter la fonte musculaire liée à l'âge (sarcopénie) et donc de limiter la dépendance des personnes âgées fragiles.

Procédures

Les animaux recevront une solution bactérienne quotidiennement et subiront des mesures de composition corporelle, de mesure de leur métabolisme protéique et l'analyse de leur sensibilité à l'insuline. ceci impliquera au total 15 prélèvements de sang sur animaux vigiles répartis sur la durée du projet de 1 mois.

Impact sur les animaux

Perte de poids (environ 10%) associée à une restriction alimentaire. Stress associé à une mise en cage individuelle.

Devenir

Les animaux seront mis à mort à l'issue de la procédure, des prélèvements d'organes devant être effectués pour analyses.

Remplacement

Ce projet vise à valider cette propriété in vivo et à tester son efficacité sur la masse musculaire. L'action d'un probiotique est à la fois directe (sur les cellules intestinales) mais aussi indirecte (sur d'autres organes via des médiateurs). Pour tester l'effet de ce probiotique sur le métabolisme musculaire, il est donc nécessaire de passer par une expérimentation sur animaux modèles.

Réduction

Pour ce projet 80 animaux seront utilisés. Ils seront répartis en 5 groupes de 16 animaux. Le nombre d'animaux a été limité au nombre minimum nous permettant d'avoir des résultats significativement différents entre les groupes, ce nombre a été déterminé par test statistique et grâce à l'expérience du laboratoire sur l'utilisation de ce modèle animal.

Raffinement

Les animaux bénéficieront d'un enrichissement de leur milieu de vie et seront observés quotidiennement, y compris le week-end et les jours fériés, par des animaliers expérimentés. En cas d’apparition d’un point limite l’animalier alertera les responsables de l’étude. Les animaliers et les responsables de l’étude effectueront une observation plus poussée de l’animal et renseigneront le tableau d’observation des points limites. Si 3 points limites notables ou 1 point limite grave sont observés, nous utiliserons l’arbre décisionnel afin de décider si l’animal sera soigné ou euthanasié.

Choix des espèces

Les animaux utilisés seront des rats Wistar âgés de 18 mois. Notre laboratoire possède une forte expérience d'utilisation du rat âgé en tant que modèle de la sarcopénie humaine. Le rat est un animal de choix pour les études sur le vieillissement, son espérance de vie étant de 24 mois.

48 souris génétiquement modifiées vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une inoculation d'alpha-synucléine agrégée dans le cerveau par chirurgie stéréotaxique sous anesthésie, pour accélérer une pathologie proche de la maladie de Parkinson et chercher des marqueurs de la maladie dans leur sang. Le porteur indique que les souris développent une démarche saccadée et des troubles de l'équilibre, signes à l'apparition desquels elles sont tuées avant que ne survienne une paralysie du train postérieur. Sur le remplacement, il affirme que le projet ne peut être réalisé qu'in vivo et qu'il n'existe "pas de méthode alternative" à l'expérimentation animale.

Objectifs

Le projet vise à identifier des marqueurs moléculaires de la maladie dans le sang de souris modifiées génétiquement pour développer une maladie associée à l’agrégation de l’alpha-synucléine, une protéine qui est le constituant principal des lésions cérébrales dans la maladie de Parkinson.

Bénéfices attendus

Le projet vise à rechercher si de nouveaux marqueurs moléculaires de la maladie peuvent être identifiés dans ce modèle expérimental à partir d’un prélèvement de sang. Réalisable du vivant de l’animal et au cours de l’incubation de la maladie, cette identification ouvrirait la voie à des recherches de marqueurs précoces de la maladie.

Procédures

Les souris font l’objet d’une inoculation par stéréotaxie dans le cerveau de jeunes souris M83 (6-8 semaines) réalisée sous anesthésie générale et locale chez les 48 animaux prévus dans l’étude. L’intervention chirugicale dure 30 à 45 minutes.

Impact sur les animaux

L’inoculation d’alpha-synucléine agrégée est réalisée afin d’accélérer l’apparition des signes cliniques moteurs, qui se manifestent par une démarche saccadée de l’animal et une perte d’équilibre. La confirmation de ces anomalies de locomotion détermine la décision de mise à mort des animaux, avant la survenue d’une paralysie du train postérieur.

Devenir

Les animaux sont mis à mort à la fin du protocole d’expérimentation. En effet, les souris modifiées génétiquement M83 utilisées dans ce projet développent des signes cliniques lors de leur vieillissement qui conduiraient irrémédiablement à leur mort suite à la progression d’une paralysie. Leur mise à mort dès l’apparition des premiers symptômes permet de leur éviter des souffrances ultérieures.

Remplacement

Le projet ne peut être réalisé qu’in vivo, visant à rechercher des biomarqueurs dans le sang. Il n’existe pas aujourd’hui de méthode alternative permettant de remplacer l’expérimentation animale.

Réduction

Dans le cadre de cette étude pilote, les nombres de 12 animaux par lot sont déterminés afin de permettre la collecte d’une quantité de sang suffisante chez au moins 8 souris, pour isoler une quantité suffisante de vésicules extracellulaires d’origine neuronale. Concernant la détection d‘alpha-synucléine pathologique dans les vésicules extracellulaires neuronales, le test t de Student bilatéral non apparié et l'ANOVA bidirectionnelle avec le test de comparaison multiple de Sidak seront appliqués. Concernant les analyses des microARN, les tests P-value, test exact de Fisher et FDR (False Discovery Rate) seront utilisés.

Raffinement

Pour les inoculations par voie stéréotaxique, l’anesthésie de la peau est réalisée chez un animal soumis à une anesthésie générale, permettant de limiter la douleur post-opératoire. Les animaux sont hébergés dans un portoir ventilé et maintenus dans un environnement enrichi (igloos, nestlets ou sizzles) pendant toute la durée de l’expérimentation. Ces enrichissements, comme les cachettes et les éléments de nidification, sont doublés en cas de dépilations qui peuvent être observées chez quelques souris femelles au delà de l’âge de 7 mois. Les souris sont suivies quotidiennement et de façon individuelle lorsque la maladie apparaît dans le lot expérimental. La maladie se manifeste d'abord par des signes de démarche saccadée et des troubles de l’équilibre dont la manifestation constitue le stade auquel les animaux sont mis à mort, afin d’éviter des difficultés d’alimentation et un mal-être chez la souris. Une fiche individuelle de suivi pour chaque souris est renseignée, consignant les signes cliniques observés et justifiant la mise à mort de l’animal.

Choix des espèces

Le projet prévoit des inoculations dans le cerveau chez des souris, espèce qui peut être modifiée génétiquement pour produire une forme de la protéine alpha-synucléine humaine entraînant le développement d’une pathologie de cette protéine accompagnée d’une symptomatologie motrice. L’expresssion de cette protéine dans cette espèce permet l’accélération de la maladie après inoculation d‘alpha-synucléine agrégée. Les souris sont adultes lors de l’inoculation, âgées de 6 à 8 semaines, permettant l’inoculation des extraits cérébraux dans une région précise du cerveau, et sont ensuite entretenues et surveillées cliniquement jusqu’à l’apparition de la maladie avant son délai d’apparition normale lors du vieillissement spontané de cette lignée, lors de laquelle les souris sont mises à mort sous anesthésie par perfusion intra-cardiaque sans réveil afin de pouvoir réaliser des prélèvements de sang.