Recherche fondamentale

12 rats Zucker obèses vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Ils sont suivis jusqu'à vingt semaines par échocardiographie hebdomadaire sous anesthésie et par imagerie nucléaire, avec des prélèvements sanguins, avant une ponction cardiaque terminale et la mise à mort. Le porteur affirme que ces procédures d'imagerie n'entraînent ni douleur ni angoisse et présente cette étude pilote comme visant à valider le modèle du rat obèse pour de futurs travaux. Il indique qu'aucune méthode alternative n'est disponible et qualifie les expériences d'"absolument indispensables".

Objectifs

Les maladies cardiovasculaires sont responsables d’un tiers des décès dans le monde. La maladie ischémique, définie par un apport sanguin insuffisant au muscle cardiaque, représente la moitié des décès d’origine cardiovasculaire. Elle peut être d’origine macrovasculaire et impacter les gros vaisseaux via le développement de plaques d’athérome. De récentes avancées ont mis en évidence qu’une dysfonction coronarienne microvasculaire (DCM), à savoir une dysfonction des petits vaisseaux composant le système vasculaire cardiaque [pré-artérioles (500-100 μm), artérioles (

Bénéfices attendus

Cette étude pilote permettra de valider le modèle de rat Zucker obèse pour l’étude de la dysfonction coronarienne microvasculaire dans le contexte du laboratoire.

Procédures

Les animaux seront tous soumis à la procédure 1 (Imagerie échographique cardiaque chez le petit animal) une fois par semaine jusqu'à 20 semaines maximum, afin d’évaluer les changements morphologiques et fonctionnels cardiovasculaires liés au développement de la maladie métabolique. Cette procédure dure moins de 45 min. Une fois toutes les deux semaines jusqu' à 20 semaines maximum, leur glycémie sera mesurée à jeun. Une fois après la période de stabulation et une fois avant euthanasie, les animaux seront soumis à un prélèvement sanguin pour mesure de l’insulinémie. Dès qu’une différence significative sera observée entre les groupes en termes de changement morphologique et/ou fonctionnel lors de la procédure 1 d’échocardiographie, les animaux seront soumis à la procédure 2 (imagerie TEMP pour la mesure de la réserve coronaire). Cette procédure sans réveil dure moins de 45 min. En ce qui concerne la mesure de la réserve coronaire lors des procédures 1 et 2, les animaux seront soumis à une injection d'agent pharmacologique permettant de mimer une situation d'effort. A l'issue de la session d'imagerie (procédure 2), les animaux seront profondément anesthésiés sous anesthésie volatile et subiront une ponction intracardiaque dans le but de mesurer leur insulinémie et seront ensuite euthanasiés par surdose létale d'un anesthésique liquide.

Impact sur les animaux

Les protocoles d’imagerie qui seront mis en œuvre dans cette étude n’entraîneront pas de douleur, souffrance ou angoisse. Ils impliqueront une anesthésie générale et une injection intrapéritonéale (procédure expérimentale #1) avant réveil ou une anesthésie générale volatile rapidement réversible, une cathétérisation veineuse et une ponction cardiaque sous anesthésie profonde avant mise à mort (procédure expérimentale #2). Ils ne sont pas susceptibles de générer des effets indésirables. De plus, aucune drogue ou médicament ne sera utilisé dans cette étude, exception faite de l'agent pharmacologique permettant de mimer une situation d'effort pour la mesure de la réserve coronaire, qui a un effet transitoire. Enfin, une prise de poids est attendue chez les animaux Zucker, mais elle ne constitue pas non plus un effet indésirable.

Devenir

Les animaux (n=6 OZR et n=6 ZL) seront gardés vivants pour un suivi temporel de leurs fonctions et morphologies cardiovasculaire sur 20 semaines maximum. Suite à la procédure 1 et à la fin de la procédure 2 (imagerie TEMP) les animaux seront euthanasiés pour des analyses ex vivo (réactivité vasculaire et immunohistochimie) afin d’évaluer les différences de densité capillaire et de réactivité vasculaire entre les deux groupes.

Remplacement

Nous limitons le projet aux seules expériences considérées comme absolument indispensables chez l’animal. Au total 12 rats seront utilisés. Il s’agit du minimum d’animaux nécessaire afin de pouvoir obtenir des résultats exploitables durant le protocole prévu. Tout au long des études in vivo, nous respecterons la règle des 3R en tenant compte du fait qu’aucune méthode alternative n’est disponible pour le remplacement. Les animaux seront hébergés par groupe de deux ou trois selon leur poids, en cages avec enrichissement du milieu de vie. Les animaux seront suivis quotidiennement afin de contrôler leur bien-être.

Réduction

Cette étude pilote permet dans un premier temps d'utiliser un nombre minimum d'animaux afin que ceux qui seront éventuellement commandés plus tard pour une étude complémentaire soient utilisés à bon escient. Au total 12 rats seront utilisés ici. Il s’agit du minimum d’animaux nécessaire afin de pouvoir obtenir des résultats exploitables durant le protocole prévu.

Raffinement

Les animaux seront hébergés par groupe de deux ou trois selon leur poids et disposeront d’enrichissement de milieu de vie (bâton en bois, tunnels, etc…) Les expérimentations prévues lors de cette étude sont des procédures non invasives (imagerie échocardiographie et imagerie nucléaire TEMP). Lors de ces procédures, les animaux sont sous anesthésie générale par inhalation d’isoflurane. Aucun test douloureux causant une souffrance animale n’a été prévu. Il n’y a donc pas de nécessité de point limite spécifique. En revanche, des critères classiques d’observation (apparence physique et comportement) seront utilisés pendant le temps d’hébergement et entre deux procédures. Des scores seront calculés selon une grille d’évaluation (voir ci-dessous). Aucune anomalie cardiaque n’a été jusqu’ici observée et l’effet de la Dobutamine est transitoire, mais une grille de surveillance sera toutefois ajoutée pour la surveillance respiratoire des rats. Un score total supérieur ou égal à 3 sera considéré comme un point limite et l’animal sera euthanasié. I. Apparence physique Normale : 0 Manque de toilettage, poil ébouriffé : 1 Poil très ébouriffé, posture anormale : 2 II. Comportement Normal : 0 Changements mineurs : 1 Anormal, mobilité et activité réduites : 2 Animal très agité ou immobile, isolé, agressif : 3 III. Respiration Normal : 0 Essoufflement : 1 Hyperventilation : 2 Anormale, tremblement : 3 Les animaux seront euthanasiés selon une méthode appropriée, à savoir après injection intraveineuse d’exagon (60mg/kg) Les résultats expérimentaux seront analysés en utilisant des tests statistiques pour valeurs non appariés (tests Wilcoxon) pour comparer les valeurs obtenues entre les deux groupes.

Choix des espèces

L’évaluation expérimentale in vivo du développement d’une pathologie telle que l’atteinte microvasculaire coronarienne est indispensable à la compréhension de la pathologie clinique. Les atteintes microvasculaires sont la conséquence de désordres métaboliques et physiologiques qui sont à l'heure actuelle impossible à reproduire in vitro et qui nécessitent donc l’utilisation d’un modèle animal. Le rat Zucker imite le syndrome métabolique humain (insulinorésistant, hypertendu, hyperlipidémique, obésité) et représente un outil important pour la compréhension de la physiopathologie des complications cardiovasculaires. De plus, la caméra TEMP utilisée ainsi que les sondes d’échographie étant destinées au petit animal, le choix d’un modèle chez le rat est particulièrement adapté aux caractéristiques techniques du matériel. Les animaux seront accueillis à l’âge de 10 semaines et hébergés dans des conditions standards pendant deux semaines avant inclusion dans le protocole. Cet âge correspond, d’après la littérature, au stade initial du syndrome métabolique (obésité, insulinorésistance, hyperlipidémie) développé par ces animaux.

116 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Le porteur irradie une partie des souris, greffe des cellules souches, en infecte d'autres par le virus de la vaccine, pour valider une nouvelle lignée destinée aux expériences de transfert de cellules immunitaires. Il indique attendre peu de douleur, les manipulations étant faites sous anesthésie, et n'avoir jusqu'ici associé aucun signe clinique à l'infection virale. Il présente cette lignée comme supprimant un biais des lignées existantes, avant une mise à mort pour prélever les organes.

Objectifs

Le transfert adoptif de cellules donneuses dans un animal hôte est fréquemment utilisé pour l’étude du système immunitaire. Une expérience classique consiste à transférer des cellules issues d’animaux sauvages ou mutés pour un gène donné dans un animal hôte et de suivre le devenir de ces cellules (circulation, fonction …). Ceci nécessite l’expression par les animaux donneurs et receveurs de marqueurs permettant de les distinguer. L’un des marqueurs les plus classiquement utilisé est le CD45. CD45 est une protéine exprimée à la surface de toutes les cellules immunitaires existant sous deux formes : CD45.1 et CD45.2. Des outils ont été développés permettant la distinction de ces deux formes par cytométrie de flux. Les cellules donneuses sont ainsi issues de souris de lignées B6.SJL ou B6 exprimant respectivement les formes CD45.1 et CD45.2. Or de récentes études ont montré que plusieurs gènes sont exprimés différemment entre ces deux lignées, indépendemment de toute expérimentation ou modification génétique. Notamment, les cellules souches issues de souris de lignées B6.SJL ont une capacité de greffe réduite en comparaison à celles issues de souris B6. De plus, ces deux lignées n’ont pas la même capacité de réponse à une infection par un virus, ce qui introduit un biais expérimental. Pour pallier à ça, nous avons créer une nouvelle lignée de souris B6 exprimant le CD45.1, appelée B6-CD45.1. Cette lignée souris vise à remplacer la lignée B6.SJL et est supposée strictement identique à la souris B6 sur le plan génétique à l’exception de la forme de CD45 exprimée. L’objectif de cette procédure est de démontrer que cette nouvelle lignée ne présente pas de différence en termes de greffe de cellules souches et de réponse immunitaire antivirale comparé à la B6, et qu'elle peut ainsi être utilisée comme modèle dans les expériences de transfert adoptif.

Bénéfices attendus

Le modèle actuel de transfert adoptif de cellules utilisant les lignées B6.SJL et B6 présente un biais puisque plusieurs gènes sont exprimés différemment entre ces deux lignées, indépendemment de toute expérimentation ou modification génétique. Ceci entraîne notamment des différences au niveau de la réponse immunitaire et de la capacité de greffe des CSH de ces deux lignées. La nouvelle lignée B6-CD45.1 qui nous avons générée et que nous souhaitons caractériser dans ce projet, est supposée génétiquement identique à la B6 à l’exception de la forme de CD45 exprimée. Ainsi, on s’attend à une réponse immunitaire et une capacité de greffe de cellules souches hématopoietique strictement identique entre ces deux lignées. Cette nouvelle lignée permet d’abroger les biais précédemment cités et représente une réelle plus-value en comparaison à la lignée B6.SJL pour tous les scientifiques pratiquant le transfert adoptif de cellules.

Procédures

L’irradiation par rayon X (10 minutes) et l’infection intranasale par VV sont réalisés sous anesthésie générale profonde injection intra-péritonéale de Ketamine/Xylazine (respectivement 70 mg/kg et 9 mg/kg ). Les transfert de cellules par voie intraveineuse et les prélèvements de sang au sinus retro-orbital sont réalisés sous brève anesthésie à l’isofluorane (4% dans une chambre à oxygène). Fréquence : x irradiation : une seule fois/animal x infection : une seule fois/animal x transfert de cellules : une seule fois/animal x prélèvement de sang : une (procédure 2) ou deux fois (procédure 1)/animal

Impact sur les animaux

Peu de douleur est attendue au cours de la procédure d’irradiation qui est réalisée sur animaux anesthésiés. Peu de douleur également attendue au cours de l’injection de cellules par voie intraveineuse et des prélèvements de sang au sinus retro-orbital, réalisés sur animaux anesthésiés Infection par le virus de la Vaccine (VV-NP68) : Le laboratoire bénéficie d’une longue expérience de manipulation du virus VV-NP68 in vivo (10 ans). Nous infectons avec un titre viral modéré suffisant pour induire une réponse CD8 sans causer de pathologie détectable. En effet, aucun signe clinique (fièvre, perte de poids…) n’a jusque-là pu être associé à l’infection par VV-NP68.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort à l’issue de chaque procédure pour prélèvements des organes.

Remplacement

La procédure 1 consiste à étudier la capacité de greffe de CSH chez un hôte irradié. Les cellules souches greffées vont se différencier en différentes cellules de la lignée hématopoïétique (erythrocytes, lymphocytes …) qui vont coloniser les différents organes de l’hôte. La réponse immunitaire antivirale (procédure 2) est un phénomène biologique complexe faisant intervenir de multiples types cellulaires dans différentes localisations (poumons, ganglions drainants, rate …). Ces deux procédures ne peuvent être reproduites in vitro.

Réduction

Nous utiliserons 5 animaux par groupe expérimental, analysés individuellement. Un test de Mann-Whitney sera réalisé́ car la comparaison porte sur 2 groupes avec un faible nombre d’échantillons, et aucune hypothèse n'est présupposée. En considérant des différences de moyenne d'au moins 20% avec une déviation standard inférieure à 5% et un seuil minimal du risque alpha à 5%, un groupe de 5 animaux permet d’obtenir une puissance de test d'environ 0.8. Les expériences seront répétées une fois pour vérifier la reproductibilité́ et la validité des résultats. La procédure 1 sera réalisée avec des mâles et des femelles car un effect sexe dans les expériences de transfert de CSH a été rapportée par différentes études.

Raffinement

Une semaine d'acclimatation sera réalisée avant la mise en place de chaque procédure. A la réception, des groupes seront réalisés et maintenus tout au long de la procédure pour créer des groupes sociaux et éviter le stress dû à l'isolement. Tous les traitements/prélèvements sont administrés sous PSM II afin de prévenir tout risque d’infection opportuniste. Précautions particulières : x Irradiation : réalisée sur des animaux anesthésiés (Ketamine/xylazine), avec peu de douleur attendue. Le déssèchement des yeux lié à l’anesthésie sera prévenu par application d'ocrygel. Après irradiation, les souris seront placées en armoire chauffante jusqu'à leur réveil. Une surveillance sera réalisée dans les minutes qui suivent la greffe, le lendemain, puis chaque semaine afin de s’assurer qu’aucun signe de souffrance ne soit observé. x Injection de cellules et prélèvements de sang : un collyre anesthésique (tetracaine) est appliqué à l’œil avant la procédure pour réduire toute douleur. L’injection et le prélèvement de sang sont réalisés sous brève anesthésie à l’isofluorane. Dans le cas où l'œil montrerait des signes d'inflammation après l’injection, il sera soigné par l'application d'une pommade vétérinaire ophtalmique associant un corticostéroïde et un antibiotique (Fradexam). x Infection par le virus de la Vaccine (VV-NP68) : Les infections intranasales sont réalisées sur animaux anesthésiés (Ketamine/xylazine). Durant la phase de réveil, les 5 souris de la cage sont positionnées les unes à côté des autres afin de réduire les risques d’hypothermie. Le laboratoire bénéficie d’une longue expérience de manipulation du virus VV-NP68 in vivo (10 ans). Nous infectons avec un titre viral modéré suffisant pour induire une réponse CD8 sans causer de pathologie détectable. Aucun signe clinique (fièvre, perte de poids…) n’a jusque-là pu être associé à l’infection. Les animaux feront néanmoins l’objet d’une surveillance dans les minutes qui suivent l’infection, le lendemain, puis chaque semaine afin de s’assurer qu’aucun signe de souffrance ne soit observé. Si une souris présente des signes de souffrance tel que le pelage hérissé, la prostration ou l'absence de réponse aux stimuli extérieurs, elle sera exclue de la procédure et immédiatement mise à mort par dislocation cervicale.

Choix des espèces

Le projet vise à caractériser une lignée de souris, seul ce modèle sera utilisé dans ce projet. Les souris receveuses de la procédure 1 qui vont subir l’irradiation seront âgées de plus de 9 semaines. En effet, les souris plus jeunes supportent moins bien l’irradiation. Les souris donneuses de moelle osseuse de la procédure 1 et les souris de la procédure 2 seront âgées de 8-12 semaines, le système immunitaire de ces animaux doit être complètement mature et non vieillissant.

40 brebis vont être utilisées, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, toutes rendues ensuite à la production. Le porteur soumet des brebis venant de mettre bas à deux jours de paille de faible valeur nutritive, puis leur prélève du sang huit fois en dix-neuf jours, pour étudier leur adaptation à un manque alimentaire lié au changement climatique. Il indique qu'une perte de poids et une mobilisation des réserves corporelles sont possibles, sans danger annoncé. Il affirme qu'aucun remplacement n'est possible car l'étude porte sur une race ovine précise.

Objectifs

Ce projet s’inscrit dans le cadre d’un programme européen. Des expérimentations similaires sont en train de se dérouler dans d'autres installations expérimentales, avec d'autres races ovines et une autre espèce, les caprins, dans les pays membres du consortium (Egypte, Espagne et Tunisie). L’objectif global est d’étudier les réponses des petits ruminants face aux effets du changement climatique, plus particulièrement les effets des challenges nutritionnels en faisant varier quantité et qualité de l’offre alimentaire. L'objectif du projet est d'évaluer, d'une part, les capacités adaptatives des brebis de race Romane face à un challenge nutritionnel sévère après la mise bas. D'autre part d'étudier, pour le caractère efficacité alimentaire, les effets de la lignée génétique (une lignée de brebis efficaces et une lignée de brebis inefficaces) sur la réponse au challenge nutritionnel et de décrypter les mécanismes de l'organisme qui sont reponsables de cette réponse. Ainsi une meilleure compréhension de la réponse des animaux aux stress alimentaires nous permettra de proposer aux éleveurs des pratiques de conduites ciblées pour des catégories ou types d’animaux spécifiques et de maintenir la performance productive des brebis dans des situations extrêmes par exemple imposées par le changement climatique où l’offre de ressources est variable ou limitée et/ou la qualité (valeur nutritionnelle des fourrages) est dégradée.

Bénéfices attendus

Le projet permettra d'étudier comment des brebis de race Romane qui appartiennent à une lignées génétique divergente, pour le caractère efficacité alimentaire, font face à un challenge nutritionnel pendant la période critique de la mise-bas. Il permettra également de déterminer la variabilité individuelle des brebis.

Procédures

Prélevements sanguins pour dosage des métabolites et hormones métaboliques. La prise de sang se fera au niveau des jugulaires en alternant gauche/droite. Cela 8 fois durant les 19 jours de mesures.

Impact sur les animaux

Il n’y a pas d'effets indésirables attendus avec le déroulement de ce projet. Néanmoins, un minimum d’effet est prévu concernant l’impact instantanée sur le bilan énergétique des brebis soumises à un challenge nutritionnel pendant deux jours avec de la paille de faible valeur nutritionnelle. Donc des effets « cascade » à court terme sur le métabolisme, avec une perte éventuelle de poids vifs et d'état corporel (mobilisation des réserves corporelles) seront envisageable, sans représenter un danger pour les brebis.

Devenir

Tous les animaux retourneront en production dans leur environnement naturel.

Remplacement

Il s'agit d'un projet qui cherche à développer de la connaissance fondamentale pour l'espèce ovine, plus particulièrement, pour la race Romane (ancien INRA401) et les deux lignées divergentes développées pour l'éfficacité alimentaire. Donc, pas de remplacement possible avec d'autres animaux ou méthodes alternatives.

Réduction

Le nombre d'animaux prévus a été calculé avec la formule statistique : n=(2SD/p)² avec N = nombre d’animaux, SD=écart type, P=la précision souhaitée pour l’analyse. Au final, nous avons 10 brebis par lignée, par parité, il s'agit du minimum d'observations possibles pour arriver à une puissance statistique minimale pour les interprétations à prévoir dans ce projet.

Raffinement

Les animaux sont en groupe sur aire paillée. Pendant toute la durée de l'expérimentation, le personnel qualifié observera quotidiennement les brebis et leurs agneaux lors des 2 distributions de l'alimentation ainsi que lors de son passage dans la matinée et l'après-midi. Les brebis seront dressées au fonctionnement des portillons électroniques pendant quelques jours au milieu de la gestation, pour éviter la phase critique de la fin de gestation. Le milieu sera enrichi, pour les brebis, par des objets (chaine ou disque) accrochés qui seront alternés au cours de la semaine . Lors du paillage la paille sera mise en tas et ce sont les brebis qui l'étaleront. Pour les agneaux une table, de petite taille dont les pieds ont été ajustés à leur hauteur, sera mise à disposition. Le matériel de contention pour les prélèvements est adapté aux ovins et les animaux y sont habitués.

Choix des espèces

Il s'agit d'un projet destiné à la filière des petits ruminants, notamment les ovins. Les brebis seront utilisées après la mise bas et au début de la lactation. A ce stade physiologique la brebis démarre sa lactation qui permettra d'assurer la croissance des agneaux. En élevage selon les périodes d'agnelage des déficits nutritionnels (quantité et/ou qualité) peuvent avoir lieu pendant cette période. L'objectif est d'évaluer les capacités adaptatives des petits brebis.