Recherche fondamentale

Huit injections rétro-orbitales, une irradiation du cerveau, un prélèvement de liquide céphalorachidien et une perfusion intracardiaque terminale : 7 137 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Certaines lignées reproduisent la maladie d'Alzheimer et développent, vers neuf mois, troubles de mémoire, déclin cognitif et convulsions. L'objectif déclaré est de comprendre le rôle de cellules immunitaires inflammatoires dans le vieillissement, les maladies neurodégénératives et les tumeurs du cerveau. Les cibles thérapeutiques évoquées pour les patients restent une perspective lointaine, quand les atteintes infligées aux souris sont immédiates.

Objectifs

Ce projet vise à mieux comprendre le rôle de certaines cellules immunitaires inflammatoires dans le cerveau. Ces cellules peuvent apparaître lors du vieillissement, dans certaines maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer, ou dans les tumeurs cérébrales. Nous voulons comprendre comment ces cellules arrivent dans le cerveau, comment elles interagissent avec les cellules cérébrales et comment elles contribuent à l’inflammation. L’objectif est également d’identifier si certaines stratégies thérapeutiques pourraient limiter cette inflammation et améliorer l’évolution de ces maladies.

Bénéfices attendus

Ce projet pourrait améliorer notre compréhension du rôle du système immunitaire dans plusieurs maladies du cerveau, notamment la maladie d’Alzheimer et le glioblastome. Les résultats pourraient permettre d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques visant à réduire l’inflammation cérébrale et à ralentir la progression de ces maladies. À plus long terme, ces travaux pourraient contribuer au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les patients atteints de maladies neurodégénératives ou de tumeurs cérébrales.

Procédures

Irradiation cérébrale unique sous anesthésie générale (durée 4 minutes), suivie d’injections rétro-orbitales répétées (8, durée 1 minute, vigile), de prélèvements sanguins (jusqu’à 3, durée 1 minute, anesthésie locale), d’un prélèvement terminal de liquide céphalorachidien et d’une perfusion intracardiaque sous anesthésie profonde et analgésie adaptée, durée 5 minutes, n=1.Des biopsies auriculaires seront réalisées à J10 à l’aide d’un emporte-pièce stérile (2–3 mm) pour le génotypage sous anesthésie locale, n=1, durée moins d'une minute anesthésie locale.

Impact sur les animaux

Les biopsies auriculaires unduiront un stress léger et transitoire. Les irradations localisées du cerveau et les phénotypes des modèles Alzheimer induiront une inflammation cérébrale et donc possiblement une fatigue générale liée à la réponse inflammatoire systémique et des modifications comportementales légères (réduction de l’interaction sociale, augmentation des périodes de repos). Les modèles Alzheimer peuvent aussi développer des troubles de la mémoire, apathie et anomalies sociales à partir de ~9 mois, associés à une perte neuronale, un déclin cognitif, troubles moteurs (dont ataxie), altération de l’apprentissage et du comportement social ou un déclin cognitif progressif, avec ataxie légère et risque accru d’épisodes convulsifs. Les prises de sang pourront induire une douleur légère et transitoire au point de ponction, un stress bref lié à la contention et rarement des hématomes localisés ou saignements mineurs, rapidement résolutifs. Le prélèvement de liquide céphalorachidien n'induira aucune nuisance étant fait sous anesthésie générale profonde sans réveil.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort pour analyses sur tissus et organes post-mortem.

Remplacement

Des approches alternatives ont été envisagées, comme l’utilisation de cultures cellulaires ou de modèles informatiques. Ces méthodes permettent d’étudier certains mécanismes biologiques mais ne reproduisent pas la complexité d’un organisme entier. Dans ce projet, nous cherchons à comprendre comment des cellules immunitaires circulant dans le sang peuvent entrer dans le cerveau et interagir avec les cellules cérébrales. Ces phénomènes impliquent de nombreux organes et systèmes biologiques, notamment la circulation sanguine et la barrière hémato-encéphalique. Ces interactions complexes ne peuvent actuellement être étudiées que dans un organisme vivant, ce qui rend nécessaire l’utilisation de modèles animaux.

Réduction

Le nombre d’animaux a été déterminé par un calcul de puissance statistique afin de garantir une robustesse des résultats tout en limitant l’utilisation d’animaux. Pour une analyse comparative multi-groupes (effet du modèle Alzheimer, sexe, temps d'intérêt), nous avons calculé et optimisé le nombre d'animaux nécessaires avec un calcul de puissance. Ce design expérimental permet d’atteindre une puissance statistique suffisante tout en respectant les principes éthiques de la réduction animale. Le caractère terminal des expérimentations (prélèvement du cerveau) ne permet malheureusement pas de suivre un animal.

Raffinement

Plusieurs mesures de raffinement seront mises en œuvre afin de limiter la douleur, le stress et l’inconfort des animaux. Les animaux seront hébergés dans des cages enrichies avec matériaux de nidification et objets d’exploration afin de favoriser l’expression de comportements naturels. Un suivi clinique quotidien sera réalisé afin de détecter précocement tout signe de détresse ou d’altération de l’état général. Toutes les procédures potentiellement douloureuses ou stressantes seront réalisées sous anesthésie et/ou analgésie adaptées, conformément aux recommandations en vigueur. Des points limites précoces permettront d’interrompre les procédures si nécessaire. Dans les modèles impliquant des animaux âgés ou présentant des signes neurologiques, l’accès à la nourriture et à l’eau sera facilité, et une alimentation ramollie ou un gel nutritif pourra être fourni. Dans les modèles tumoraux, une surveillance renforcée sera mise en place afin de détecter rapidement les signes neurologiques et de mettre en place des mesures palliatives (nourriture adaptée, soins) ou d'arrêter la procédure si nécessaire.

Choix des espèces

L’utilisation de la souris dans ce projet est pertinente en raison de sa forte similitude biologique avec l’humain, tant sur le plan génétique, anatomique que physiologique. Les modèles transgéniques reproduisent des caractéristiques clés de la maladie d’Alzheimer, telles que la formation de plaques amyloïdes, la dégénérescence neuronale ou les troubles cognitifs, permettant d’étudier leurs mécanismes et d’évaluer l’efficacité de traitements dans un contexte biologiquement pertinent. La souris est également privilégiée pour sa facilité de manipulation génétique : il est possible de créer des lignées ciblant spécifiquement les gènes impliqués dans la maladie. Certains outils indispensables à notre étude, comme le suivi in vivo des monocytes, n’existent actuellement que chez ce modèle. Enfin, la physiologie générale du cerveau murin, et en particulier celle de la barrière hémato-encéphalique, reproduit fidèlement celle de l’humain, renforçant la pertinence de ce modèle. L’utilisation de ces souris s’inscrit également dans la continuité de nos travaux antérieurs, permettant de tirer pleinement parti des outils et lignées disponibles dans notre laboraotire. En fonction des études et suivant l'évolution de la maladie dans les modèles considérés, les animaux adultes seront âgés entre 3 et 12 mois. .

1 575 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. On leur greffe une tumeur mammaire, une partie subissant en plus une ablation des ovaires, puis elles reçoivent des injections d'hormonothérapie ou de cellules immunitaires avant d'être tuées par dislocation cervicale pour prélever rate, tumeur, foie et poumons. L'objectif déclaré est de comprendre l'effet des œstrogènes sur les réponses immunitaires face au cancer du sein. Le porteur indique avoir envisagé des insectes ou des organismes non-vertébrés, écartés faute d'un système immunitaire comparable, et conclut que la souris est "indispensable".

Objectifs

Le système immunitaire est capable dans la plupart des cas de contrôler l’apparition et le développement des cancers. Dans certains cas les cancers peuvent échapper à ce contrôle immunitaire grâce à de nombreux mécanismes, incluant l'induction de cellules dites "immuno-suppressives". Ces cellules sont capables de bloquer la capacité du système immunitaire à éliminer les cellules tumorales. Plusieurs sous-types de cancers du sein ont été définis, basés sur la présence (l’expression) par les cellules tumorales des récepteurs hormonaux ER (récepteurs aux œstrogènes), ou PR (récepteurs à la progestérone). Les cancers hormono-dépendant dépendent ainsi de ces récepteurs. Cliniquement, il est possible de bloquer ces récepteurs en utilisant des molécules spécifiques. Cependant, outre les cellules cancéreuses, certaines cellules immunitaires pourraient également exprimer ces mêmes récepteurs hormonaux. L’effet des œstrogènes sur ces cellules immunitaires reste à ce jour peu connu. Ce projet a ainsi pour objectif de caractériser l’influence des hormones femelles sur les cellules immunitaires tueuses anti-tumorales et sur les cellules immunitaires pro-tumorales impliquées dans l’échappement des cancers au système immunitaire. Un modèle de cancer du sein de souris représentatif des cancers du sein humain et maîtrisé depuis 20 ans par le laboratoire sera utilisé.

Bénéfices attendus

Les données générées au cours du projet proposé devraient permettre : 1) de clairement déterminer l’effet des oestrogènes, le rôle des récepteurs hormonaux ER et des hormonothérapies sur différentes populations de cellules immunitaires pro- et anti-tumorales. 2) De déterminer si, en modifiant le contexte immunitaire chez des souris porteuses de tumeur, les hormonothérapies permettent d’améliorer l’efficacité des immunothérapies. Notre objectif à long terme est d'améliorer les réponses cliniques chez les patientes atteintes de cancer du sein.

Procédures

Modèle de cancer du sein de souris : injection dans la glande mammaire de cellules tumorales (~10 secondes). Ablation des ovaires, environ 15 min. Les procédures se feront sous anesthésie générale. Pour les thérapies: injections intraveineuses (dans la circulation sanguine), intrapéritonéales (dans la cavité péritonéale) ou intratumorales d'hormonothérapie (3 injections tous les 2-3 jours), ou de lymphocytes T (cellules immunitaires anti-tumorales) (1 injection) (temps de la procédure ~10 secondes). Les animaux sont mis à mort par dislocation cervicale, y compris les animaux mis à mort aux points limites. Des prélèvements des différents organes seront effectués uniquement après la mort de l'animal : - Rates - Tumeurs - Foies - Poumons - Sang.

Impact sur les animaux

Les nuisances, stress et douleurs anticipés seront liés à la manipulation et contention des animaux, aux injections (cellules tumorales ou thérapies) ainsi qu’à la croissance tumorale. La croissance tumorale s'accompagne d'une fatigue générale. Un handicap physique lié à la tumeur primaire n'est pas anticipé puisque les souris seront euthanasiées avant qu'elles atteignent ce stade basé sur des points limites définis. Basé sur nos travaux précédents, les immunothérapies proposées sont bien tolérées et aboutissent dans certain cas à la régression des tumeurs et à la guérison des animaux. Les stratégies permettant une réduction de la souffrance et du stress sont détaillées dans les sections « remplacement, réduction, raffinement » et spécifiquement décrites pour chaque procédure.

Devenir

A l'issu de toutes les procédures, les animaux sont euthanasiés pour collecter les différents organes d'intérêt permettant une analyse du nombre, du phénotype et des fonctions de différentes populations de cellules immunitaires

Remplacement

L'utilisation de modèles de cancers de souris est indispensable à ces études et ne peut être remplacée par des approches alternatives : en effet, la simplicité des systèmes de culture in vitro n'est pas adaptée et ne permettrait pas de reconstituer toute la complexcité cellulaire d'une tumeur et de son environnement immunitaire. De plus, ces systèmes in vitro ne permettent pas l'évaluation de l'influence du microenvironnement propre à chaque organe sur les cellules pro-tumorales in vivo. Nous avons envisagé la possibilité d'utiliser des modèles d'insectes ou des systèmes non-vertébrés, mais ces organismes ne possèdent pas les cellules immunitaires retrouvées chez les mammifères, rendant impossible une extension des résultats à l'Homme.

Réduction

Le nombre d’animaux sera restreint au minimum permettant de dresser des conclusions scientifiques basées sur une approche statistique. Par ailleurs les réponses immunitaires pouvant varier d'une expérience à l'autre, les expériences nécessitent d'être répétées au moins 3 fois.

Raffinement

La procédure majeure consiste à injecter des cellules cancéreuses dans la glande mamaire des souris. Cette procédure ne demande pas de chirurgie, et permet un suivi à long terme; la manipulation des animaux n'engendre pas de douleur et n'est associée qu'à un stress limité. L'évolution tumorale est très documentée, permettant un suivi reproductible et fiable des animaux, ainsi que d'anticiper les signes de détresse potentiels. Concernant l'objectif de réduction de la souffrance, la douleur et l'angoisse infligées aux animaux, les souris sont hébergées dans des conditions très contrôlées, adaptées à leur fragilité (cages, nourriture et litière stériles). Elles sont observées chaque jour pour repérer tout signe de malaise. Si un animal montre trop de souffrance, il est euthanasié rapidement pour éviter toute douleur inutile. Des limites précises ont été fixées : Perte de poids de plus de 20% d’une semaine à l’autre; Changement de comportement (isolement, posture anormale, poils hérissés); Tumeur dépassant 2 cm. Les souris étant des animaux sociaux, 5 animaux seront placé par cage en présence d'un enrichissement de leur environnement (matériaux pour la fabrication de nids).

Choix des espèces

Il n´existe pas de méthode alternative pour ce projet. Le suivi de la réponse immunitaire chez les patients ne donne qu'une réponse partielle. Il est impossible, pour des raisons techniques et éthiques, d’observer directement chez l’être humain comment une tumeur agit sur le système immunitaire au fil du temps. C’est pourquoi la souris est utilisée, dont l’immunité ressemble beaucoup à celle des humains. L’étude sur la souris permet de suivre précisément comment les cellules du système immunitaire réagissent et évoluent face à une tumeur. Les expériences sur des cellules isolées ou sur des organismes plus simples (comme les insectes) ne permettent pas d’obtenir ces informations, car ils ne possèdent pas un système immunitaire comparable. La souris est donc le modèle le plus fiable et le plus couramment utilisé pour comprendre les mécanismes immunitaires liés au cancer.

Trois jours avant l'accouplement puis à sept jours de gestation, 120 femelles reçoivent des pompes osmotiques implantées sous la peau pour diffuser un antiépileptique, et leurs 304 descendants sont ensuite soumis à des tests de motricité et de sociabilité entre 45 et 60 jours, 112 subissant en plus une injection dans le cerveau. 484 souris au total vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. L'objectif déclaré est de relier l'exposition prénatale à ces médicaments et l'autisme par des mécanismes épigénétiques. Toutes sont tuées à l'issue pour analyse des tissus, y compris les petits qui peuvent naître avec une malformation de la queue.

Objectifs

Les troubles du spectre autistique sont des troubles du développement qui touchent environ trois fois plus d'hommes que de femmes. Ces troubles se manifestent principalement par des difficultés dans les interactions sociales et des comportements répétitifs. Les facteurs environnementaux, comme l'exposition à certains médicaments pendant la grossesse, jouent un rôle important dans l'apparition de ces troubles. Par exemple, des médicaments utilisés pour traiter l’épilepsie, comme l'acide valproïque, ont été confirmés comme pouvant augmenter le risque d’autisme chez l’enfant à naître. D'autres médicaments, comme le topiramate ou la lamotrigine, sont également utilisés pour traiter l’épilepsie, mais leurs effets sur la descendance n'ont pas été clairement étudiés. Bien que ces médicaments n’affectent pas directement le code génétique, ils peuvent influencer l'expression des gènes à travers des mécanismes appelés épigénétiques. Cela signifie qu'une exposition à ces médicaments à des moments critiques du développement de l'embryon ou du fœtus pourrait changer la façon dont certains gènes fonctionnent, augmentant ainsi le risque d’autisme. Notre étude se concentre sur des modèles animaux pour comprendre le rôle de ces mécanismes épigénétiques et le lien entre la prise de ces médicaments par la mère pendant la grossesse et l'autisme chez l’enfant.

Bénéfices attendus

Notre étude vise à mieux comprendre les risques liés à l'utilisation de certains médicaments antiépileptiques chez les femmes enceintes, et leur impact sur les descendants. À court terme, nous espérons que cette recherche nous aidera à identifier les régions du génome affectées par ces médicaments chez les animaux, ce qui permettra à moyen terme de les étudier chez des personnes atteintes d’autisme qui ont été exposées à ces médicaments avant leur naissance. Cela pourrait conduire à des tests diagnostiques et à la découverte de nouveaux traitements pour l'autisme.

Procédures

3 jours avant l'accouplement et à nouveau à 7 jours de gestation, des pompes osmotiques seront implantées sous anesthésie générale (10 min par implantation) en sous cutané chez les 120 femelles adultes. LES 304 DESCENDANTS seront soumis à des tests de motricité et d'évaluation de leur sociabilité, en condition vigile ; entre l'âge de 45 et de 60 jours, chaque souris subira 5 tests d'une durée maximale de 10 minutes pour les 4 premiers tests et de 35 minutes pour le cinquième test. Les tests seront réalisés sur 5 jours consécutifs avec 1 test par jour. 112 SOURIS AURONT UNE INJECTION CEREBRALE DE 1 HEURE.

Impact sur les animaux

Traitement prénatal : léger stress des mères lors de la manipulation - Chirurgie pour mise en place de la pompe et CHIRURGIE STEREOTAXIQUE : douleur post-opératoire minorée par des antalgiques traitement et inconfort transitoire au réveil - Pompe osmotique sous cutanée : gène légère pendant la durée de l’expérience -Avec le modèle d'injection unique d'acide valproïque, il a été constaté une taille des portées inférieure à ce qui était attendu. D’après notre expérience, pas de nuisances visibles sur la mère. -Pour les descendants exposés aux antiépileptiques : légère altération de la motricité et de la sociabilité. L’espérance de vie des petits n’est pas affectée après le sevrage. -Les tests comportementaux, Pour chaque souris du projet : L’ensemble des tests comportementaux évaluant le développement et la motricité générale pourront engendrer un stress léger et transitoire lié à la manipulation chez les souris et à la découverte d'un nouvel environnement. - Identification des petits : légère douleur transitoire due à la pose de bague dans le pavillon de l’oreille - Malformation de la queue (malformation congénitale) possible chez les petits issus de mères traitées avec les antiépileptiques.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort pour des analyses de tissus.

Remplacement

Ce projet inclut une étude du comportement, en particulier des aspects sociaux et moteurs, qui ne peut pas être reproduite en laboratoire sur des cellules ou via des modèles informatiques avec les connaissances actuelles. Il y a des éléments obtenus par des études cliniques, in silico et in vitro, sans animaux, qui indiquent une association entre anti-épileptiques et autisme. A ce stade de l'avancée des connaissances, seul une étude in vivo dans un organisme entier avec un réseau de neurones permet d'apporter la preuve du lien de cause à effet.

Réduction

Nous minimiserons le nombre d'animaux utilisés par des méthodes expérimentales validées et reproductibles, en ayant recours à des analyses statistiques pour l’interprétation des résultats obtenus. Le nombre d'animaux à utiliser par expérience a été calculé de façon à obtenir des résultats statistiquement significatifs malgré la variabilité interindividuelle. De plus nous mettrons en place une stratégie d’accouplement restreinte au juste nécessaire en réalisant les accouplements par étapes successives jusqu’à obtention du nombre d’animaux nécessaires à nos études.

Raffinement

Toutes les phases du projet seront réalisées par des personnels expérimentés. Le bien-être des animaux est pris en compte à chaque étape par une surveillance régulière des animaux selon une grille de suivi de bien-être animal qui aide dans le suivi des points limites stricts et précis et des critères d’intervention et d’arrêt suffisamment précoces. Un animal atteignant un des points limites définis nécessitant une intervention est pris en charge sans délai. Le bien-être des animaux est pris en compte à chaque étape, une pesée est réalisée 1 fois par semaine. Après leur naissance, les animaux resteront avec leur mère jusqu’au sevrage (J21-J28), hébergés en conditions normales (température et humidité contrôlées, cages ventilées) avec un enrichissement dans la cage fournie par l’animalerie avec accès à l’eau et à la nourriture ad libitum.. La prise de sang terminale pour l’analyse épigénétique sera réalisée sous anesthésie avec une couverture antalgique. Les animaux seront placés en habituation dans la pièce de comportement minimum 30 minutes avant le début des tests. Les cages d’hébergement présentent des capteurs et sont suivis par logiciel permettant d’améliorer le bien-être animal et de surveiller et vérifier les cages 24heures sur 24. Enfin afin de respecter le bien-être animal, nous avons choisi à la place d'injections quotidiennes, l'implantation de pompes sous-cutanées délivrant le traitement en continu.

Choix des espèces

Les rongeurs sont à ce jour les espèces modèles ayant un système nerveux moteur proche de l’Homme. Les souris ont l’avantage d’être un modèle de choix pour les études comportementales. La souche de souris que nous utilisons est consanguine ainsi ces animaux présentent un fond génétique identique entre eux. De plus un environnement contrôlé au sein de notre animalerie nous permetta d’identifier des marques épigénétiques spécifiquement liées à l’exposition à l’agent étudié. Les mères et les pères effectueront les reproductions entre l’âge de 12 et 20 semaines (femelles) et 25 semaines (mâles), âge optimal pour la reproduction. Les souris de la descendance seront incluses dans le projet dès leur naissance et manipulées entre Jour 45 et Jour 60 pour les analyses comportementales, âge de référence pour la mise en évidence de troubles du spectre autistique sur le plan comportemental avec les outils utilisés.

Opérées pour une injection virale dans le cerveau puis soumises à trois sessions d'enregistrement électrophysiologique sous anesthésie, 20 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue par une chirurgie terminale de prélèvement. L'objectif déclaré est de cartographier un circuit reliant cortex préfrontal, thalamus et hippocampe pour comprendre les mécanismes de la dépression. Les retombées thérapeutiques annoncées restent au conditionnel et à long terme, l'étude visant d'abord à décrire l'activité de ce circuit. Le porteur affirme que la complexité du cerveau des mammifères rend le modèle animal irremplaçable, tout en concluant que ces travaux préparent un remplacement futur.

Objectifs

Des découvertes scientifiques récentes ont identifiées la dysrégulation des circuits neuronaux, en particulier ceux émergeant du cortex préfrontal, comme jouant un role central dans les mécanismes neuropathologiques des troubles psychiatriques tels que la dépression. Ce projet vise à caractériser les mécanismes électrophysiologiques du circuit neural reliant le cortex préfrontal, le noyau réuniens du thalamus et l'hippocampe. L'objectif est de comprendre comment l'activation du cortex préfrontal par des techniques pharmacogénétiques se propage à travers ce circuit pour influencer l'activité neuronale dans les structures cérébrales impliquées dans la régulation de l'humeur.

Bénéfices attendus

Cette recherche permettra une meilleure compréhension des mécanismes neurobiologiques sous-tendant les troubles de l'humeur, en particulier la dépression. Les connaissances acquises sur le fonctionnement de ce circuit neural essentiel contribueront au développement de nouvelles approches thérapeutiques ciblant spécifiquement ces voies neuronales. Cette étude fournira également des bases scientifiques importantes pour la recherche translationnelle en psychiatrie.

Procédures

Les animaux subiront une chirurgie pour injection virale réalisée sur animal anesthésié et analgésié ( durée 60-90 minutes). Puis ils subiront 3 injections d’une molécule active réalisée sur animal vigile (durée moins de 1 minute) afin de faire trois sessions d'enregistrements de l’activité électrique des cellules nerveuses du circuit ciblé sur animal anesthésié et analgésié ( 3 sessions de 60 minutes chacune). Des injections intrapéritonéales d'activateur pharmacogénétique seront administrées (20 souris, 3 injections). Les animaux seront soumis in fine à une chirurgie terminale afin de prélever du tissu pour analyse.

Impact sur les animaux

La procédure de chirurgie pour injection virale pourrait induire une douleur modérée ainsi que des réactions inflammatoires locales. La gène occasionnée par le capot collé sur le crâne pour protéger la zone d'enregistrement est mineure, celui-ci pesant moins d’un gramme. L'injection de l'activateur chemogénétique peut induire une douleur aiguë de courte durée liée à l'injection. Ce composé n'a pas d'effets secondaires non spécifiques connus à la dose utilisée. Aucun effet secondaire comportemental n’est attendu suite à l’activation du cortex préfrontal, hormis un effet antidépresseur et un effet anxiolytique léger.

Devenir

Mise à mort pour prélèvement et analyse des tissus.

Remplacement

La complexité du cerveau des mammifères est unique. Bien qu'il soit maintenant possible d'étudier de nombreux problèmes neurobiologiques sur des cellules isolées ou des cultures de tissus, l'utilisation de modèles animaux ne peut être remplacée dans ce projet. Les connaissances sur les mécanismes électrophysiologiques du circuit préfrontal-réuniens-hippocampe sont bien trop limitées, et de fait aucun modèle in silico (tels que les cérébroïdes) in vitro n'existe pour modéliser l'activité de ce circuit complexe. Il s'agit d'un réseau neuronal faisant intervenir plusieurs types cellulaires spécifiques et régions du cerveau, avec de nombreuses protéines et neurotransmetteurs impliqués. En outre, l'étude de l'activité électrophysiologique in vivo est primordiale pour comprendre les patterns d'activation neuronale dans des conditions physiologiques. De plus, cette étude permettra d'en apprendre plus sur ce circuit et fera avancer les connaissances en vue d'un remplacement futur.

Réduction

La taille des échantillons a été déterminée sur la base d'une vaste expérience de laboratoire et a été vérifiée par une analyse de puissance mathématique. L'approche d'enregistrements séquentiels permet une réduction significative du nombre d'animaux nécessaires, chaque souris servant pour les trois sites d'enregistrement au lieu de nécessiter des groupes séparés pour chaque structure. Cette stratégie optimise l'utilisation des animaux selon les principes des 3R.

Raffinement

Les animaux sont hébergés en groupe dans des cages enrichies leur permettant d'exprimer les comportements naturels de l'espèce : matériel de nidification (carrés coton, frisure), tunnel (également utilisé pour le change des animaux) et bâton à ronger. La chirurgie d’injection virale est réalisée sous anesthésie générale et analgésie. Durant toute la procédure l’animal est placé sur un tapis chauffant thermostaté à 37°C et relié à une sonde rectale afin de limiter l’hypothermie induite par l’anesthésie. Une pommade ophtalmique sera appliquée sur les yeux empêchant la déshydratation oculaire. Avant le début de la chirurgie, une couverture antalgique multi-modale sera faite. L’hydratation de l’animal sera assurée pendant et après la chirurgie par injection d’une solution saline stérile. Puis , l'animal sera replacé au sein de sa cage, maintenue sous lampe chauffante infrarouge afin de maintenir sa température corporelle jusqu'à son réveil complet. Puis l’état de santé des animaux sera suivi pendant 3 jours et évalué à l’aide d’une grille de score. Des points limites ont également été pré-définis afin de déterminer quand arrêter chaque procédure expérimentale afin de prévenir la souffrance animale et garantir la qualité des résultats. Les enregistrements électrophysiologiques sont également réalisés sous anesthésie, et avec analgésie post-opératoire En fin de procédure la chirurgie terminale sera réalisée sur l’animal après arrêt respiratoire. Le système de skull cap permet de réduire considérablement le stress lié aux interventions répétées en évitant de nouvelles incisions cutanées. Les animaux seront habitués à être manipulés pour minimiser le stress lors de la procédure.

Choix des espèces

Les cerveaux murins et humains possèdent de nombreuses similitudes, notamment des régions et circuits analogues (système limbique, cortex préfrontal) permettant de modéliser des réactions et phénotypes neurobiologiques comparables à ceux observés chez l'homme. Le circuit d'intérêt pour le projet est bien conservé entre la souris et l'homme, avec des projections anatomiques et des propriétés électrophysiologiques similaires. Les techniques d'enregistrements électrophysiologiques aigus sont largement établies et standardisées chez la souris, permettant une caractérisation précise de l'activité neuronale dans ces structures. L'utilisation de la souris s'inscrit dans la continuité de nos projets de recherche précédents, permettant une comparaison directe des résultats électrophysiologiques avec les données comportementales déjà obtenues dans notre laboratoire. Notre étude sera effectuée chez l'adulte jeune (8-14 semaines). L'étude repose sur l'exploration des enregistrements électrophysiologiques et nécessite que les systèmes neurobiologiques soient totalement matures (développement total des systèmes cognitifs et émotionnels, et des structures cérébrales cibles).

Lavages vaginaux d'abord quotidiens, puis chirurgie de retrait des ovaires et greffe de tissu ovarien de truie dans un muscle: 65 souris immunodéprimées vont être utilisées, classées en souffrance modérée. Le prélèvement de sang et de tissus en fin de protocole rend leur réveil impossible, elles seront donc toutes tuées. Le projet évalue si du tissu ovarien de jeune truie reprend sa croissance après congélation. La finalité tient à la filière porcine, avec la conservation de races d'élevage à forte valeur commerciale.

Objectifs

Notre équipe de recherche a été sollicitée dans le cadre de ce projet afin d’intervenir chez les races porcines à petit effectif pour lesquelles des chirurgies consistant à retirer les ovaires sont réalisées en pratique courante en élevage et permettent l’accès à du tissu ovarien au titre de déchets biologiques. Dans ce contexte, cette étude de transplantation de tissu ovariens de truie sur souris a pour objectif d’évaluer la reprise de croissance de la greffe de truie après cryoconservation (procédé de conservation à très basse température). En effet, un retour de la fonctionnalité permettrait d’étudier la croissance d’un tel tissu et de valider leur bonne qualité après cryoconservation.

Bénéfices attendus

A l’heure actuelle, peu d’études ont été réalisées sur le tissu ovarien de truies prépubères. Par conséquent, à court terme, notre étude pourrait permettre d’acquérir davantage de données sur la croissance des cellules du tissu prépubère et surtout d’apporter des éléments de compréhension nouveaux sur l’effet de la cryoconservation sur la fonctionnalité de ce type de tissu. Par ailleurs, l’âge des donneuses (~2mois) utilisées dans notre étude permettra d’apprécier l’éventuelle mise en place de mécanismes de blocage/activation de la croissance de tissu ovarien certe prépubère mais très précoce. A plus long terme, des bénéfices pour la filière porcine pourraient découler de ce projet dans la mesure où la qualité de ce tissu cryoconservés serait validée par une reprise de croissance post greffe. En effet, la filière porcine pourrait de ce fait bénéficier d’un outil supplémentaire de conservation patrimoniale de races à fortes valeure ajoutée. En association avec d’autres biotechnologies de la reproduction comme la maturation in vitro et la fécondation in vitro cette méthode permettrait d’envisager l’obtention d’animaux vivants et serait utile à la filière aussi bien dans un objectif patrimonial que de sauvegarde dans un contexte sanitaire de plus en plus complexe (Peste porcine africaine PPA, Syndrome dysgénésique et respiratoire du porc SDRP…).

Procédures

L’ensemble des animaux sera soumis à des lavages vaginaux d’abord quotidiennement puis toutes les 2 semaines à partir de l’apparition des premieres cellules prouvant la bonne reprise de la greffe, la contention nécessaire à ce geste est estimé à quelques minutes par animal. Tous les animaux seront anesthésiés (gazeuse) pour la réalisation de la procédure chirurgicale. Ils resteront anesthésiés (gazeuse) le temps de la réalisation des différents actes, soit au maximum 1h environ. Toutes les souris recevront une injection de 500µL de sérum physiologique sous la peau durant la chirurgie et 12h post chirurgie. Enfin des administrations d’analgésiques seront également réalisées avant la chirurgie et durant les 3 jours suivants (animale vigile), ces dernières seront faîtes 2 fois par jour sous la peau. La durée de ces gestes est estimée à quelques secondes (moins d'une minute par animal).

Impact sur les animaux

Tout au long de l’étude, les animaux seront manipulés et subiront une contention ainsi qu’un lavage vaginal à l’aide d’une irrigation vaginale au sérum physiologique. Cet acte sans douleur générera du stress. Les animaux seront soumis à des actes chirurgicaux (retrait des ovaires et greffe dans le muscle) pouvant engendrer de l'inconfort, une douleur modérée et du stress, durant quelques jours après la chirurgie (estimé à 3 jours) qui sera réduite au maximum par le suivi post-opératoire et les traitements analgésiques. Des complications avant et après la chirurgie ainsi que des signes de rejet de greffe peuvent aussi être observés chez les animaux. Ces souris possédant pas d'immunité, une attention particulière sera portée sur l'apparition de signe d'infection chez les animaux. Les contentions et injections pour les traitement provoqueront un stress et une douleur transitoire chez les animaux.

Devenir

Le volume de sang prélevé pour analyses en fin de protocole ainsi que les prélèvements tissulaires réalisés rendent impossible le réveil de l’animal à la fin de l’anesthésie.

Remplacement

A l’heure actuelle, la greffe reste le meilleur moyen d’évaluer les capacités fonctionnelles de ce tissu ovarien dans la mesure où les méthodes alternatives in vitro (culture de cellules) ne sont pas complètement maitrisées chez la truie et tiennent peu compte de l'environnement tissulaire. Dans un objectif d’étude de la fonctionnalité du tissu, le recours à des cellules isolées ne rélète que partiellement la fonction ovarienne et l’absence de l’environnement cellulaire classique ne permet pas d'assurer le développement cellulaire normalement observable dans un organisme vivant.

Réduction

Les résultats obtenus lors des premiers essais de greffe nous ont permis d’obtenir des données préliminaire et d’effectuer des calculs statistiques du nombre minimal d’individus nécessaires pour mettre en évidence des différences significatives entre les groupes.

Raffinement

Les animaux seront hébergés en groupe avec des éléments d'enrichissement adaptés à l’espèce. Les portoirs et cages sont placés de façon à ce que les animaux ne soient pas trop exposés à la lumière avec la présence d’un environnement sonore (radio) afin de réduire le stress des animaux durant le déroulé du projet. Les animaux recevront une récompense alimentaire après les manipulations stressantes (notamment les rinçages vaginaux) de façon à induire un renforcement positif. Les animaux seront hébergés par cages de 5 souris, et opérés en respectant cette répartition afin de gérer les phases de réveils des animaux au mieux. Durant la période post-opératoire (3 jours) une surveillance accrue des animaux sera effectuée avec l’utilisation de grilles de quantification de la douleur. Les animaux seront suivis de façon biquotidienne pour l’observation de l’état général, de l’état des cicatrices et du comportement des animaux. Une injection d’analgésique avant l'opération ainsi que 2 fois/jour durant les 3 jours suivants sera effectuée. Après cette période les animaux seront observés quotidiennement dans leur cage et un examen clinique avec pesée sera réalisé 1 fois par semaine. Un vétérinaire pourra, le cas échant, réaliser un examen clinique approfondi sur les animaux. Des points limites suffisament prédictifs ont été définis.

Choix des espèces

Le recours au modèle rongeur (souris) comme receveur permet l’utilisation d’animaux naturellement immunodéprimés, ayant un cycle de vie ainsi qu’un cycle reproducteur courts et une taille réduite. De plus, ce modèle a déjà été validé comme supportant la greffe de tissu ovarien provenant de nombreuses espèces. Les souris adultes seront reçues à 8 semaines de façon à être matures sexuellement et d’un gabarit suffisant pour les étapes de chirurgie.

L'objet réel du projet est de mettre au point un modèle de cancer du côlon réutilisable dans d'autres études, présenté comme un "outil fiable" pour de nombreuses équipes. 180 souris génétiquement modifiées vont être utilisées, classées en souffrance modérée et toutes tuées pour analyse. Un polype est induit dans le côlon par une sonde rectale ou par injection chirurgicale sous anesthésie, avec apparition de tumeurs sur 16 à 24 semaines. La finalité affichée est la production d'un modèle animal servant à d'autres travaux, en amont de toute avancée thérapeutique.

Objectifs

Dans le cancer du côlon chez l’homme, les tumeurs commencent souvent par de petits amas de cellules appelés polypes, qui se forment dans le côlon. Mais dans les souris utilisées habituellement pour la recherche, ces polypes se développent surtout dans l’intestin, et très peu dans le côlon. Cela rend l’étude du cancer du côlon plus difficile. Nous cherchons donc à mettre au point une méthode qui permettrait de créer un polype précisément dans le côlon de la souris, pour que ce modèle ressemble davantage à la maladie humaine. Grâce à ce modèle, les chercheurs pourront comprendre comment les cellules du côlon se transforment en cellules tumorales, étudier comment le polype interagit avec son environnement dans le côlon et observer les premières étapes de la formation d’une tumeur. Une fois mis au point, ce modèle pourra être réutilisé dans plusieurs projets de recherche sur le cancer colorectal, ce qui évitera de recommencer tout le travail de mise au point à chaque fois. Il deviendra un outil fiable, pratique et utile pour de nombreuses équipes de recherche.

Bénéfices attendus

Notre projet consiste à créer chez la souris un modèle de cancer du côlon qui ressemble vraiment à ce qui se passe chez l’être humain. Cela permettra aux chercheurs d’étudier comment un simple polype (une petite excroissance dans le côlon) peut évoluer et devenir un cancer. Nous voulons aussi comprendre le rôle de tout ce qui entoure la tumeur, appelé microenvironnement : ce sont les cellules, les tissus et les molécules autour du polype, qui peuvent aider ou freiner son développement. Grâce à ce modèle, nous espérons découvrir ce qui se passe au tout début de la maladie et peut-être trouver des marqueurs qui permettraient de mieux diagnostiquer ou suivre le cancer du côlon chez l’homme. Ce projet est très important, car les premières étapes du cancer colorectal sont encore mal connues et difficiles à étudier sans un bon modèle.

Procédures

Les animaux auront soit une administration unique par voie rectale à l’aide d’une sonde de cathéter (moins de 10 minutes) ou une injection unique directement dans le côlon nécessitant une intervention chirurgicale. Les actes s’effectueront sous anesthésie générale gazeuse (moins de 30 minutes). Ils recevront une dose d’analgésique 30 minutes avant l’anesthésie, 8h après l’intervention et deux dose le lendemain (moins d’une minute).

Impact sur les animaux

La drogue utilisée n’est pas dangereuse aux doses utilisées, mais elle peut parfois provoquer une petite irritation. L’introduction d’une sonde rectale peut entraîner un léger inconfort. Après une intervention chirurgicale, les animaux peuvent ressentir une sensibilité et une petite inflammation autour de la zone opérée. Des petits amas de cellules (polypes) apparaitrons dans le côlon après traitement. Nous avons estimé les effets indésirables attendus sur les animaux en fonction du temps : 16 à 20 semaines après traitement : inconfort léger, parfois un peu moins d’activité ou un pelage moins soigné. 20 à 24 semaines après traitement : inconfort modéré, avec possible sensibilité abdominale, baisse d’énergie ou petites perturbations du transit.

Devenir

Les animaux seront mis à mort et les organes d’intérêts seront récupérés pour une analyse histologique post mortem.

Remplacement

Ce projet vise à développer un modèle murin du cancer colorectal., afin de mieux comprendre comment débute le cancer colorectal. Pour étudier ces mécanismes, il est nécessaire d’utiliser des organismes vivants complets, car ils possèdent l’ensemble des interactions naturelles présentes dans un corps (circulation sanguine, système immunitaire, environnement cellulaire complexe…). Les modèles murins utilisés dans ce projet reproduisent de manière fidèle les premières étapes de la formation des tumeurs intestinales. À ce jour, aucun modèle en laboratoire, comme les cultures de cellules, ne permet de reconstituer toutes les composantes d’un tissu vivant dans son intégralité. C’est pourquoi l’utilisation de ces modèles animaux reste indispensable pour répondre aux questions scientifiques posées dans ce projet.

Réduction

Nous avons choisi le nombre minimum de souris nécessaire pour obtenir des résultats fiables, en nous appuyant sur des données scientifiques et des méthodes statistiques. Nous utilisons des animaux des deux sexes afin de limiter le nombre total d’animaux élevés et utilisés. Nous commencerons par la méthode qui est moins invasive. Si elle fonctionne, la méthode plus lourde ne sera pas utilisée, ce qui réduira encore le nombre d’animaux nécessaires. Une fois la meilleure technique validée, elle pourra servir dans d’autres projets, évitant de répéter les mêmes étapes et contribuant à diminuer l’utilisation d’animaux à long terme.

Raffinement

Nous avons mis en place toutes les mesures nécessaires pour assurer le bien-être des animaux. Leur état sera vérifié chaque jour, et les procédures seront réalisées sous anesthésie pour éviter la douleur et réduire le stress. Les animaux seront maintenus au chaud jusqu’à leur réveil. Nous surveillerons attentivement tout signe de malaise (perte de poids, diarrhée, saignement, isolement…). En cas de problème, des actions rapides seront mises en place pour soulager l’animal, comme une alimentation plus facile à consommer, des améliorations de l’environnement ou l’administration d’antidouleurs en complément si besoin.

Choix des espèces

Ce projet nécessite un modèle animal proche de l’humain sur le plan physiologique. La souris utilisée ici reproduit très fidèlement les premières étapes du cancer colorectal, car elle développe les mêmes types de polypes que ceux observés chez l’homme. Aucune autre espèce ou modèle de laboratoire ne permet d’étudier aussi précisément le début de cette maladie. C’est pourquoi ce modèle de souris génétiquement modifié est indispensable pour mener à bien ce projet. Les animaux seront utilisés à partir de 2-3 mois d'âge selon le protocole établi dans la littérature ou lorsqu’ils auront atteint un poids minimum de 20g.