Recherche fondamentale

Cinquante-deux semaines de régime enrichi en graisses, en sucres et en cholestérol, l'ablation des deux ovaires, quarante-quatre heures en cage individuelle : 4 480 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées par dislocation cervicale pour prélèvement des tissus. S'y ajoutent six prises de sang à la joue après six heures de jeûne, quatre échographies cardiaques sous anesthésie, des gavages ou injections suivis d'une incision de la queue et d'un prélèvement toutes les quinze minutes pendant deux heures. L'objet déclaré est de comprendre pourquoi les œstrogènes protègent les femmes des maladies chroniques du foie, en supprimant ces hormones chez des souris femelles pour observer ce qui se passe ensuite. Le porteur écrit que la souris est le "meilleur modèle expérimental" parce que des lignées transgéniques dépourvues des deux protéines étudiées existent déjà dans le foie.

Objectifs

Le syndrome métabolique touche actuellement 38% de la population mondiale. Au niveau du foie, les complications de ce syndrome se caractérisent par une accumulation de graisses dans cet organe. Ce stade précoce et bénin peut évoluer vers des stades plus graves, caractérisés par une inflammation et une fibrose conduisant à une dysfonction de l’organe. L’ensemble de ces atteintes hépatiques chroniques, nommées hépatopathies métaboliques (HM), représentent la première cause de transplantation de foie et sont associées à des complications cardiaques. Comprendre les mécanismes contrôlant la progression des HM est crucial pour identifier les patient(e)s à risque et développer des traitements préventifs et/ou curatifs actuellement inexistants. Les données cliniques et scientifiques montrent que les femmes sont protégées de la survenue et de la progression de ces HM et de leurs complications grâce aux hormones sexuelles féminines, les œstrogènes. Dans ce projet nous souhaitons déterminer le rôle de 2 protéines importantes pour le métabolisme des graisses dans le foie dans la progression des HM. Ce projet permettra de comprendre la fonction des hormones sexuelles à l’origine des différences liées au sexe dans la susceptibilité aux HM. Il nécessite l’utilisation d’animaux de laboratoire, car, à l'heure actuelle, les modèles et lignées cellulaires disponibles ne permettent pas de reproduire la complexité du système hormonal et ne conservent pas leurs caractéristiques sexuelles.

Bénéfices attendus

Ce projet apportera donc des connaissances essentielles permettant de comprendre les mécanismes protégeant les femmes du développement de ces maladies. Il permettra l’élaboration de stratégies thérapeutiques préventives et /ou curatives adaptées au sexe contre ces atteintes hépatiques qui représentent aujourd'hui la première cause de transplantation de foie dans le monde.

Procédures

Les animaux anesthésiés subiront une opération chirurgicale de 15 minutes avec utilisation d’antalgique pour limiter la douleur post-opératoire – La moitié des animaux auront une alimentation riche en graisse et en sucre pendant 52 semaines et seront hébergés à thermoneutralité - les animaux vigiles seront placés en isolement pendant 90 à 120 secondes, à trois reprises - A 6 reprises nous serons amenés à effectuer des prises de sang à la joue des souris vigiles après 6 heures de jeûne (1 minute par animal) – A 4 reprises, les animaux anesthésiés auront une échographie cardiaque d’environ 10 minutes pour chaque animal - Les animaux vigiles recevront soit un gavage soit une injection d’une durée de 20 secondes par animal suivi par une incision au niveau de la queue et le prélèvement d’une goute de sang toutes les 15 minutes sur une durée totale de 2h - A 2 reprises les animaux seront transportés dans leurs cages d’origine dans un autre établissement (durée inférieure à 10 minutes) - Les animaux seront mis dans des cages individuelles pour une durée totale de 44 heures. « A la fin de l'expérimentation une prise de sang sur chaque animal vigile sera effectuée et, directement après, il sera mis à mort.

Impact sur les animaux

Pour l’ovariectomie, c'est-à-dire l'ablation des 2 ovaires, comme pour tout autre acte de chirurgie, les risques attendus sont majoritairement des complications post-opératoires comme des infections, hémorragies, des adhérences internes et des problèmes de cicatrisation (fils cassés). De plus, même si la prise en charge de la douleur est totale lors de cette procédure, l’animal peut ressentir une gêne temporaire lors du réveil dont les signes sont le poil hérissé, l’isolement des congénères et/ou une perte de poids supérieure à 10%. Enfin, des fils de suture peuvent être arrachés les jours suivant l’opération. De plus, les animaux pourraient subir plusieurs nuisances ou effets indésirables au cours de leur vie allant d’inconforts à des douleurs légères sur de courtes durées. L’inconfort et/ou le stress pourrait survenir lors des mesures de poids (temps inférieur à 1 min) lors des 52 semaines de régime western diet (régime enrichi en graisse, sucres et cholestérol) ou encore lors de la détermination de leur composition corporelle et des transports entre différents établissements utilisateurs (durée inférieure à 10 min). Des douleurs légères n’excédant pas quelques secondes pourraient survenir lors des prises de sang ou lors des tests de tolérance au glucose ou à l'insuline ou encore lors des injections intrapéritonéales. Également, un stress pourrait être subit par les animaux liés à l’isolation de leurs congénères lors des mesures de la composition corporelle ou des mises en cage à métabolisme.

Devenir

A l'issu de la procédure tous les animaux seront euthanasiés par dislocation des cervicales.

Remplacement

Les effets sur tout l'organisme des hormones sexuelles dont les œstrogènes, synthétisés majoritairement par les ovaires, font intervenir des dialogues inter-organes, notamment centraux, et inter-cellulaires à l’échelle de l’organisme qui restent encore non modélisables par des approches cellulaires. Des modèles alternatifs ont été décrits pour l’étude des HM, notamment des modèles de lignées cellulaires d'hépatocytes incubés avec des cocktails de graisses et de sucres permettant de mimer le stockage de graisses dans les cellules qui est caractéristique des HM. Cependant ces modèles ne permettent pas encore d’étudier l’effet des hormones sexuelles et leur rôle dans le développement de l'inflammation et de la fibrose hépatique, qui sont des éléments majeurs dans le développement des complications liées aux HM. C’est pourquoi le recours à l’expérimentation animale est l’unique approche permettant de comprendre l'impact physiologique des hormones sexuelles à l'échelle de l'organisme.

Réduction

Nous avons soigneusement conçu les expériences pour, à la fois, répondre à nos questions scientifiques et respecter la nécessité de réduire le nombre d'animaux dans la recherche scientifique. Nous utiliserons le plus petit nombre possible d'animaux requis pour cibler nos objectifs en fournissant des résultats statistiquement significatifs, c'est-à-dire 10 animaux par groupe expérimental. Ainsi, le nombre d'animaux a été déterminé par un calcul de puissance et basé sur les résultats antérieurs d'études similaires.

Raffinement

Les animaux sont hébergés dans des cages ventilées conformes à la directive européenne. Du papier et du carton sont fournis pour permettre aux souris de fabriquer des nids et exprimer des comportements naturels. Des tunnels en carton favorisent leur activité physique et leurs interactions sociales. La préhension des animaux se fera grâce à un tube en plastique pour soulever les animaux. Une grille de scoring, en collaboration avec les zootechniciens, permet de surveiller en temps réel l'état de santé et de confort des animaux et d'adapter les conditions expérimentales si nécessaire. Lors de l'ablation des ovaires, la diminution de la température corporelle sera limitée par un tapis chauffant. Un gel occuloprotecteur préviendra le dessèchement des yeux. La douleur et la sédation seront contrôlées par des injections d'analgésiques et l'inhalation d'anesthésiants. Les complications post-opératoires potentielles incluent le développement d’infections, d’hémorragies, d’adhérences internes et des problèmes de cicatrisation. Une injection supplémentaire d'analgésique sera réalisée 6h après l'opération pour éviter toute gêne au réveil. Une surveillance quotidienne sera assurée pendant 7 jours. En cas de signes de douleur (poils hérissés, isolement, perte de poids >10%), une intervention analgésique sera initiée en concertation avec le vétérinaire. Si les symptômes persistent, l’animal sera mis à mort par dislocation des cervicales. En cas de déchirure des fils de suture le lendemain, une réintervention sous anesthésiants et analgésiants sera effectuée sous surveillance stricte. Pour les prélèvements de sang sur animal vigile, les animaux seront laissés au maximum libres de leurs mouvements. Les animaux sont transportés suivant une procédure de transport déclarée lors de l’agrément de l’établissement (cheminement et conditions de transport validés par signature d’une charte de transport). Les animaux sont gardés dans leur cage d’origine pour le transport d’une durée de moins de 10 minutes avant l'euthanasie. Pour les mâles aussi bien que pour les femelles, la répartition des animaux dans les cages n’est pas modifiée par rapport à leur arrivée en zootechnie d’expérimentation.

Choix des espèces

Dans ce projet nous souhaitons étudier le rôle de deux protéines importantes pour le métabolisme des graisses dans le foie et impliquées dans la progression des HM. Donc la souris est le meilleur modèle expérimental car il existe des modèles transgéniques dans lesquels ces protéines ont été supprimées dans le foie spécifiquement. Aussi, dans les études publiées par différentes équipes, les mécanismes métaboliques sont pour beaucoup bien décrits chez la souris, avec une transposabilité à l'Homme élevée. En conséquence, la souris demeure une espèce de choix pour ce projet de recherche basé sur les effets des hormones sexuelles sur la progression des HM et leurs conséquences cardiaques. Les animaux seront utilisés entre 8 et 12 semaines d’âge, correspondant à la phase de fin de croissance et de maturité sexuelle et hépatique.

Une injection dans la patte arrière provoque un œdème et une douleur qui dure de deux à sept jours, puis la voûte plantaire est soumise à un stimulus mécanique ou thermique jusqu'au retrait de la patte, à huit reprises en soixante-douze heures. 133 rats mâles vont être utilisés, tous tués à l'issue pour des prélèvements terminaux, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. L'objet est de tester si un antihistaminique ancien, la mépyramine, encapsulé dans des nanoparticules, soulage durablement cette douleur après une seule injection. Le porteur qualifie ces mesures de "tests comportementaux non invasifs", tout en décrivant un stimulus qui "va déclencher une douleur légère à modérée provoquant le retrait spontané de la patte".

Objectifs

Les douleurs liées à l’inflammation (arthrites, tendinites, douleurs post-opératoires) sont très fréquentes et souvent traitées par des médicaments anti-inflammatoires ou des antidouleurs puissants (morphine et dérivés), dont l’usage prolongé expose à des effets indésirables et à un risque de dépendance. Ce projet étudie une nouvelle façon d’administrer un médicament antihistaminique connu depuis longtemps, la mépyramine, dont on a récemment découvert qu’il bloque des récepteurs impliqués dans la transmission de la douleur. Ce médicament est encapsulé dans des nanoparticules (NPs) qui permettent de le protéger, de le libérer progressivement et de prolonger son effet. Une autre nanoparticule, appelé hybride, associera la mépyramine à une morphine endogène naturellement produite par l’organisme pour soulager la douleur, afin de tester si la combinaison des deux est plus efficace. L’objectif est de vérifier, chez le rat, si ces nanoparticules permettent de soulager durablement la douleur liée à une inflammation, d’abord dans un modèle d’inflammation de courte durée (2-3 jours), puis, si les résultats sont positifs, dans un modèle d’inflammation plus durable (une semaine).

Bénéfices attendus

Si les résultats sont positifs, ce projet montrera qu’un médicament déjà connu, la mépyramine, reformulé sous forme de nanoparticules, peut soulager durablement la douleur d’inflammation après une seule injection, par un mécanisme différent de celui de la morphine et de ses dérivés. Cela ouvrirait la voie à de nouvelles options de traitement de la douleur inflammatoire, permettant de limiter le recours aux antidouleurs opioïdes et leurs effets indésirables (tolérance, dépendance), pour des pathologies très répandues (arthrites, douleurs post-opératoires). La combinaison avec la Leu-enképhaline, molécule naturelle de l’organisme impliquée dans le soulagement de la douleur, pourrait permettre de renforcer cet effet tout en utilisant de plus petites quantités de chaque substance. Ces résultats fourniront des données précliniques de preuve de concept et constitueront une étape importante avant d’envisager le développement clinique de ce type de traitement chez l’Homme (option analgésique périphérique non opioïde).

Procédures

80 rats seront soumis à : - trois injections sous anesthésie générale (quelques secondes par injection) - des tests comportementaux non invasifs sur animal vigile avec des mesures répétées sur les deux pattes, à 8 reprises sur 72 heures. Chaque mesure dure 10 à 20 secondes. 53 rats seront soumis à : - trois à sept injections maximum sous anesthésie générale (quelques secondes par injection, maximum une injection par jour), - des tests comportementaux non invasifs sur animal vigile avec des mesures répétées sur les deux pattes, à 6 reprises sur 7 jours. Chaque mesure dure 10 à 20 secondes.

Impact sur les animaux

Dans le modèle d’inflammation modérée de courte durée, les animaux développent un œdème local et une sensibilité douloureuse de la patte injectée (boiterie discrète, léger léchage de la patte), maximales entre 3 et 24 heures et résolutives en 48 à 72 heures. Aucune altération de l’état général, de la prise alimentaire ou du poids n’est habituellement observée à ces doses. Le modèle d’inflammation persistant induit un œdème plus marqué et plus durable, associé à une sensibilité douloureuse de la patte injectée, persistant sur toute la durée de la procédure (7 jours). Une boiterie modérée et une diminution transitoire de l’appui sur la patte affectée sont attendues. Une légère baisse de la prise alimentaire peut survenir dans les 48 premières heures. La voute plantaire des pattes arrière du rat sera soumise à un stimulus mécanique ou thermique, qui va déclencher une douleur légère à modérée provoquant le retrait spontané de la patte, l’animal n’étant pas contraint. L’anesthésie (pour réaliser les injections) entraînent un léger stress lié à la perte de conscience.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à l’issue de leur procédure. Cette mise à mort systématique est justifiée par la nécessité de réaliser des prélèvements terminaux (sang et organes) indispensables aux analyses.

Remplacement

Comprendre comment un médicament soulage la douleur nécessite d’observer un comportement chez un animal possédant un système nerveux complet : aucune méthode alternative (cultures cellulaires, simulations informatiques) ne permet aujourd’hui de remplacer complètement cette étape. Avant d’en arriver à l’animal, des études en laboratoire (sur des cellules et sur les nanoparticules elles-mêmes) ont déjà permis de vérifier que les médicaments conservent leur activité une fois encapsulés, et de choisir les formulations les plus prometteuses, limitant ainsi le nombre de produits testés chez l’animal. Aucune méthode de remplacement total n’est donc disponible à ce stade pour atteindre l’objectif scientifique du projet, à savoir démontrer in vivo l’efficacité analgésique périphérique et prolongée des nanomédicaments étudiées dans un contexte de douleur inflammatoire.

Réduction

Le nombre d’animaux a été calculé au plus juste sur la base de tests statistiques pour obtenir des résultats fiables, en se basant sur l’expérience d’études similaires. Le projet est organisé en deux étapes : un premier test rapide (modèle de douleur transitoire, quelques jours) permet de vérifier si les nanoparticules sont efficaces avant de poursuivre, le cas échéant, avec un second test plus long (modèle de douleur persistante, une semaine). Si une formulation ne fonctionne pas lors du premier test, elle ne sera pas testée une seconde fois, ce qui évite d’utiliser des animaux pour des produits inefficaces. Chaque animal sera également son propre témoin, grâce à la comparaison entre la patte traitée et la patte non traitée, ce qui améliore la fiabilité des résultats sans augmenter le nombre d’animaux.

Raffinement

Les animaux sont habitués à la manipulation et aux tests avant le début de l’expérience pour limiter leur stress le jour de la procédure. Toutes les injections sont réalisées par du personnel formé, sous une courte anesthésie générale. Un suivi clinique quotidien sera assuré par les expérimentateurs, avec des points limites permettant une intervention précoce en cas de signe de souffrance excédant les attendus du modèle. Les tests comportementaux seront réalisés dans une salle calme, par le même expérimentateur, afin de limiter le stress lié à la manipulation et la variabilité des mesures. Les animaux sont logés dans des cages aménagées, en groupes, avec accès libre à l’eau et à la nourriture, dans un environnement enrichi afin de favoriser le bien-être animal. L'accès à la nourriture et à l'eau sera facilité pendant la période où les animaux présentent une gêne locomotrice.

Choix des espèces

Le rat est l’espèce de référence pour les tests de douleur utilisés dans ce projet (mesure de la sensibilité de la patte). Sa taille permet des mesures précises et répétées. Des rats adultes jeunes (8 à 12 semaines), mâles, seront utilisés : ce stade correspond à un système nerveux et immunitaire matures, garantissant des réponses stables et comparables aux études antérieures.

Une séance d'imagerie par semaine, chacune sous anesthésie gazeuse pendant quarante minutes, avec injection d'un agent de contraste dans la veine de la queue : 180 souris transgéniques qui développent spontanément des tumeurs mammaires vont être utilisées, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une semaine sur deux s'y ajoutent trois prélèvements de sang à la queue en trente minutes. Le porteur liste les conséquences des anesthésies répétées, affaiblissement, perte de poids, déshydratation, hypothermie, et celles des ponctions répétées à la queue, lésions locales, risque d'infection, gêne pour se déplacer. Chaque semaine, quelques souris sont tuées après leur séance pour que leur tumeur soit analysée au microscope, et aucune ne reste en vie à la fin du projet.

Objectifs

Le cancer du sein est l’une des principales causes de mortalité chez les femmes, et son incidence continue d’augmenter. Aujourd’hui, son diagnostic et son suivi reposent en grande partie sur des examens utilisant des rayons X ainsi que sur des biopsies (prélèvements de tissu), qui sont invasives, parfois douloureuses et sources de stress pour les patientes. Ce projet vise à développer une alternative basée sur l’échographie, une technique : non invasive (sans chirurgie), sans rayonnement, plus confortable pour les patientes, et moins coûteuse. À terme, cela pourrait permettre de réduire le recours aux biopsies et d’améliorer significativement le confort et la prise en charge des patientes. Aujourd’hui, des informations essentielles pour évaluer une tumeur (comme sa rigidité, son réseau de vaisseaux sanguins ou l’organisation de ses fibres tissulaires) ne peuvent être obtenues qu’après prélèvement et analyse au microscope. L’IRM permet d’accéder partiellement à ces informations sans intervention, mais cette technique reste coûteuse, peu accessible, et contraignante pour certaines patientes. L’échographie ultrarapide, en revanche, est une technologie : plus accessible, portable, et adaptable à un usage à grande échelle. Elle pourrait donc permettre d’obtenir ces informations de manière simple et non invasive. Les avancées développées dans ce projet pourraient avoir plusieurs impacts majeurs : Améliorer le diagnostic en distinguant plus facilement les tumeurs bénignes des tumeurs malignes, Mieux caractériser les tumeurs pour choisir un traitement adapté, • Suivre plus rapidement l’efficacité des traitements, et éviter des thérapies inutiles ou inefficaces, • Réduire les contraintes pour les patientes, en limitant les examens lourds, invasifs ou stressants.

Bénéfices attendus

Le cancer du sein représente un enjeu majeur de santé publique. Les méthodes actuelles de diagnostic reposent sur des examens contraignants, incluant des biopsies invasives et des techniques d’imagerie coûteuses ou irradiantes. Ce projet vise à développer une approche d’imagerie par ultrasons non invasive, sans rayonnement et accessible, permettant de mieux caractériser les tumeurs. À terme, cette technologie pourrait réduire le recours aux biopsies, améliorer le confort des patientes et faciliter un diagnostic plus précoce et plus précis. Elle permettrait également d’adapter plus rapidement les traitements en identifiant précocement les thérapies inefficaces, contribuant ainsi à une médecine plus personnalisée. Enfin, grâce à son faible coût et à sa portabilité, cette approche pourrait être déployée à grande échelle, améliorant l’accès au diagnostic et la prise en charge des patientes.

Procédures

Les procédures réalisées dans ce projet impliquent des manipulations limitées et sont effectuées sous anesthésie ; Pour les acquisitions hebdomadaires d’imagerie de 40min environ, une injection intraveineuse sera réalisée au niveau de la queue de l’animal anesthésié. Cette injection concernera un agent de contraste utilisé en imagerie, ainsi qu’une solution de glucose, suivie d’une petite quantité de solution saline. Ces injections peuvent entraîner une gêne légère et transitoire liée à la manipulation et à l’injection. Dans le cadre de l’étude du métabolisme, 3 prélèvements d’une goutte de sang seront réalisés toutes les 10min sur une courte période (30 minutes). Ces prélèvements sont effectués à partir de la queue et représentent un volume total limité. Ils peuvent entraîner une gêne modérée liée aux manipulations répétées. Ils ne seront réalisés qu’une fois sur deux afin de permettre à l’animal de récupérer deux semaines entre deux séries de prélèvements.

Impact sur les animaux

Plusieurs effets indésirables peuvent survenir au cours de ce projet. Le transport pour faire venir les animaux, le changement d’environnement et les manipulations répétées peuvent être source de stress pour les animaux, pouvant se traduire par des modifications de comportement. Les séances d’imagerie nécessitent une anesthésie générale par voie gazeuse. Bien que maîtrisée, cette anesthésie peut entraîner : • un affaiblissement transitoire, • une perte de poids au fil des séances, • un risque de déshydratation, • ainsi qu’un risque d’hypothermie, en particulier lors d’anesthésies prolongées. Les injections intraveineuses et prélèvements répétés au niveau de la queue peuvent également entraîner : • des lésions locales, • un risque infectieux au site d’injection, • et une gêne pouvant affecter la mobilité de l’animal, • une difficulté à récupérer entre les séances. Un risque exceptionnel mais grave d’embolie gazeuse existe en cas d’injection accidentelle d’air dans la circulation sanguine, pouvant entraîner la mort de l’animal. Enfin, le modèle animal utilisé développe des tumeurs mammaires, ce qui peut induire : • une douleur liée au développement tumoral, • une gêne locomotrice, • une altération de l’état général (perte de poids, diminution de l’activité), • et des modifications du comportement (isolement, agressivité, diminution de la prise alimentaire ou hydrique).

Devenir

Les animaux seront réutilisés chaque semaine pour imagerie, la procédure d’imagerie étant peu sévère et l’anesthésie limitée à 40min. Un petit nombre d’animaux sera euthanasié à l’issue de la séance d’imagerie chaque semaine pour prélèvement de la tumeur et analyse histologique. Aucun animal ne sera gardé en vie à la fin du projet.

Remplacement

Dans le cadre du développement de ces techniques d’imagerie, des méthodes alternatives à l’expérimentation animale sont utilisées autant que possible. Des modèles in vitro sont notamment mis en œuvre, tels que des gels (agar ou gélatine) dont les propriétés (rigidité, organisation interne) peuvent être contrôlées. Ces modèles permettent de tester et d’optimiser les techniques d’imagerie dans des conditions maîtrisées. Des simulations numériques peuvent également être utilisées dans certains cas. Cependant, ces approches ne permettent pas de reproduire la complexité d’une tumeur dans un organisme vivant. En particulier, elles ne permettent pas de représenter fidèlement : • l’organisation et le fonctionnement des vaisseaux sanguins, • les interactions entre la tumeur et les tissus environnants, • ni l’évolution dynamique de la tumeur dans le temps. Or, ces éléments sont essentiels pour répondre aux objectifs du projet, qui visent à caractériser les tumeurs dans des conditions proches de la réalité physiologique.

Réduction

Le projet est conçu de manière à utiliser le nombre minimal d’animaux nécessaire pour atteindre les objectifs scientifiques. L’imagerie ultrasonore utilisée est peu invasive, ce qui permet de réaliser des mesures répétées chez les mêmes animaux au cours du temps. Cette approche longitudinale (une séance d’imagerie par semaine) permet de suivre l’évolution des tumeurs sans multiplier les groupes expérimentaux, et donc de réduire significativement le nombre total d’animaux. Une phase initiale de mise au point sera réalisée afin d’optimiser les paramètres d’imagerie et d’éviter la réalisation d’expériences non exploitables. Cette étape permettra de garantir la fiabilité et la reproductibilité des mesures, en particulier pour l’étude de nouveaux biomarqueurs. Par ailleurs, l’expérience acquise lors de projets précédents utilisant le même modèle animal permet de limiter les ajustements nécessaires, notamment concernant le modèle biologique, contribuant ainsi à réduire le nombre d’animaux utilisés pour les phases préliminaires. Enfin, le nombre d’animaux prévu est volontairement estimé de manière prudente. Toutefois, une adaptation en cours d’étude sera mise en place : si les résultats obtenus sont suffisants avant d’atteindre l’effectif initialement prévu, les expériences seront arrêtées de manière anticipée, permettant de réduire encore le nombre d’animaux utilisés.

Raffinement

Des mesures de raffinement sont mises en œuvre afin de réduire la douleur, le stress et l’inconfort des animaux. Les animaux sont acclimatés à leur environnement, manipulés de manière douce (tunnels, prise à la main) et hébergés en groupe dans des cages enrichies. Les souris développant des tumeurs font l’objet d’une surveillance quotidienne, avec des points limites définis entraînant l’arrêt de l’expérimentation si nécessaire. Les procédures sont réalisées sous anesthésie, avec maintien de la température corporelle et surveillance des paramètres physiologiques. Les sites d’injection sont désinfectés et traités pour limiter la douleur. Après les séances, les animaux bénéficient d’un réveil encadré en environnement chauffé et sont remis avec leurs congénères après récupération complète. Une évaluation régulière de l’état de l’animal est réalisée : administration de substances à effet analgésique (Meloxicam) si nécessaire, et euthanasie anticipée en cas de douleur persistante ou importante.

Choix des espèces

L’étude nécessite un modèle in vivo, car les caractéristiques des tumeurs (vascularisation, structure et interactions avec les tissus environnants) ne peuvent être reproduites en dehors d’un organisme vivant. La souris est choisie comme modèle expérimental car elle permet : • la mise en œuvre de modèles tumoraux pertinents, incluant des tumeurs apparaissant dans un environnement physiologique, • la possibilité d’études longitudinales, • et l’utilisation de modèles génétiques bien caractérisés. Ce modèle transgénique est particulièrement adapté à l’étude du microenvironnement tumoral, qui est central dans ce projet, car il permet d’étudier le développement spontané d’une tumeur dans son environnement. Par ailleurs, le laboratoire dispose d’une expertise solide sur ce modèle, ainsi que de l’ensemble des équipements adaptés à l’imagerie du rongeur. Nous avons choisi d’accueillir les souris au stade pré-pubère pour avoir le temps de les acclimater et de réaliser l’imagerie sur des petites tumeurs, avant qu’elles deviennent palpables.

Une instillation nasale de virus grippal ou une injection de cytomégalovirus dans le péritoine, puis une série de tâches non nommées mesurant anxiété, humeur et mémoire : 856 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. L'infection provoque un syndrome fébrile pouvant durer sept jours, avec perte de poids et anxiété, et chaque souris passe jusqu'à dix jours seule en cage pour l'évaluation individuelle. Le porteur écrit pourtant que "les tests comportementaux ne génèrent aucun stress" et qu'il n'a pas noté d'état de stress lié à l'isolement, dans un projet dont l'objet est précisément de mesurer un état d'abattement et d'isolement provoqué par l'infection. Toutes sont tuées en fin de procédure pour prélever organes et sang.

Objectifs

Le système immunitaire est requis pour la défense de l’hôte contre les agressions de corps étrangers (virus, bactéries, etc..). Les cellules dendritiques (DC) sont des acteurs clés du système immunitaire, en première ligne dans la reconnaissance des microbes. Lorsqu’elles détectent un corps étranger, les DC produisent des molécules véhiculées dans tout le corps pour orchestrer l’activation de tous les autres acteurs du système immunitaire. Une production de ces molécules spécifiques dérégulée en temps et/ou en quantité peut avoir un rôle délétère, parfois fatal, sur l’individu infecté, comme observé récemment dans le cadre du Covid. Au cours des infections virales, les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC), sont la principale source de molécules spécifiques qui signalent l'infection et sont source d'inflammation appelées Interférons (IFN). Les IFN sont indispensables pour limiter la propagation de virus. Cependant, lorsque les pDC sont absentes ou incapables de produire des IFN, l'hôte infecté contrôle toujours efficacement l'infection. La capacité des pDC de produire des IFN est retrouvée dans la majorité des vertébrés, cette capacité est donc probablement très ancienne. Il est alors possible que cette fonction ne serve pas uniquement à combattre des infections virales, mais aussi à remplir d'autres fonctions importantes dans l'organisme. Notre objectif est de tester si les molécules produites par les pDC induisent un état d'abattement, d’isolement et d'affaiblissement des capacités de reconnaisance/conscience de l'environnement à court ou long-terme, comportement qui ressemble aux états dépressifs. Les pDC pourraient aussi participer à la mise en place d'une détérioration des cellules du cerveau dans la maladie d'Alzheimer (AD), la première maladie neurodégénérative qui affecte plus d'1 million de personnes en France, a un poids sociétal lourd pour les familles et reste sans traitement efficace. Afin de tester cette hypothèse nous induirons la perte des cellules pDC dans un modèle de souris, combinée ou non à des caractéristiques de la maladie d'Alzheimer et que nous infecterons avec deux types de virus : la souche A du virus de la grippe (IAV) qui induit une infection restreinte du système respiratoire, ou le cytomégalovirus murin (MCMV) qui induit une infection dans tout l'organisme et persiste sous forme latente, cachée. Nous évaluerons l’impact de ces infections sur le comportement des souris par des tests comportementaux.

Bénéfices attendus

Nos travaux vont certainement contribuer à accroitre nos connaissances concernant les interactions entre systèmes immunitaire et nerveux. Si notre hypothèse est correcte, il sera envisageable de cibler la production d'agent participant à l'inflammation pour développer de nouvelles stratégies de thérapie pour les patients dépressifs, ou souffrant d'un affaiblissement des capacités de reconnaisance/conscience de l'environnement progressifs. Ces nouvelles approches seront d’abord validées dans un cadre infectieux, ensuite elles pourront être étendues à d’autres contextes inflammatoires, les maladies impliquant une dégénérescence des cellules du cerveau et en particulier la maladie d'Alzheimer.

Procédures

Des souris seront infectées soit par une courte injection par voie intrapéritonéale à l'état vigile d'un faible volume de liquide physiologique contenant du virus. D'autres souris recevront une faible dose de virus par instillation nasale réalisée une seule fois sous anesthésie générale gazeuse de courte durée. Une prise de sang sera effectuée sur les souris infectées, une seule fois sur animal vigile. Il s'agit d'un geste rapide (moins de 5 minute par souris). Un point de compression sera ensuite réalisé à l'aide d'une compresse stérile jusqu'à arrêt d'un saignement potentiel. Les souris effectueront ensuite une séquence de tâches afin d'évaluer leur comportement et plus précisément leur niveaux naturels d'anxiété, leur humeur motivée ou déprimée, et leurs capacités d'apprentissage et de mémoire. La séquence durera moins de deux semaines et comprendra la séparation des animaux pour leur évaluation à l'échelle individuelle sur une durée correspondant à moins de 30 minutes au total par jour pendant 4 jours, ou pendant moins de 10 jours dans le cas de l'évaluation de la mémoire à long-terme. Les souris seront libres de leurs mouvements et en capacité d'explorer dans des cages au cours de chaque test comportemental. Aucune tâche nécessite un effort particulier, ou génère quelque douleur ou angoisse, du fait que les stimulations ne dépassent pas celles rencontrées naturellement en zootechnie, et sont associées à des récompenses alimentaires positives.

Impact sur les animaux

Dans le cas d'infection par les virus, les animaux présentent un syndrome fébrile, associé à des symptômes généraux comme de la fièvre indiquant que l'organisme lutte contre une infection. Ce dernier peut durer jusqu'à 7 jours et entraîner une perte de poids, et de l'anxiété. Les injections ne sont source d'aucun stress particulier, du fait qu'elles ne sont pas répétées, du faible volume injecté, et du fait de la manipulation journalière préalable des souris par le personnel qualifié dans la semaine précédente. La prise de sang peut généré un stress léger du fait de la contention. Dans le cadre d'un test d'évaluation du comportement, les animaux sont hébergés temporairement en cage individuelle. Du fait de l'enrichissement de leur habitat, du caractère temporaire (moins de 10 jours), il n'a pas été noté d'état de stress lié à l'isolement, mais ces manifestations seront étroitement surveillées. Les souris étant libres d'exploration, non restreintes et les tâches étant toutes effectuées dans la salle d'hébergement où elle ont été acclimatées, les tests comportementaux ne génèrent aucun stress et du fait que les stimulations ne dépassent pas celles rencontrées naturellement en zootechnie, et sont associées à des récompenses alimentaires positives, ceci afin de pouvoir justement mesurer leur état d'anxiété naturel.

Devenir

A la fin de chaque procédure, les animaux seront mis à mort afin de réaliser divers prélèvements d'organes et/ou de sang utilisés pour des analyses complémentaires. Ces prélèvements sont essentiels pour étudier les paramètres inflammatoires et les mécanismes cérébraux entrant en jeu dans ce projet.

Remplacement

Le recours à l’expérimentation animale dans le cadre de cette étude intervient après de nombreuses études in vitro utilisant des modèles cellulaires qui ont démontré l’impact de facteurs produits par des pathogènes et de l’inflammation sur l’activation des cascades moléculaires impliquées dans les capacités cognitives et la réponse adaptative des comportements. Les études in vitro ne permettent pas d’étudier l’importance des manipulations proposées sur le comportement et la cognition, et sont ainsi complétées par l'utilisation de l'animal qui seule permet d'étudier la coordination des différentes régions du cerveau entre elles et leurs intéractions avec le reste de l'organisme et en particulier le système immunitaire.

Réduction

Tous ces animaux seront sous un même fond génétique homogène (gènes communs) pour nous permettre de réduire le nombre d’animaux utilisés en évitant au maximum les variabilités. Les expériences sont organisées de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux, tout en permettant une analyse statistique valide des résultats. Des études sur des modèles animaux similaires ont montré que l'analyse d'un total de 12 animaux par groupe répartis sur deux expériences reproduites étaient nécessaires. En outre, un même groupe d'animaux pourra être utilisé pour plusieurs tests comportementaux et nous reproduirons chaque expérience 2 fois de manière indépendante.

Raffinement

Les conditions d’expérimentation font l’objet d’une procédure de suivi du bien être animal. Les animaux seront suivis quotidiennement à l’initiation du modèle. Les animaux seront gardés tant que possible en groupes sociaux stables formés de 2 à 5 individus compatibles. Un animal sera euthanasié en cas de mal-être trop important évalué par l'utilisation d'une grille de scoring. Ces signes, nous les avons défini en accord avec le comité local de suivi du bien-être animal pour limiter la douleur, la souffrance ou l’angoisse de l’animal. Ces signes sont : respiration anormale, perte de poids >20% du poids initial, déshydratation, léthargie, aspect du poil anormal. Les souris sont préalablement familiarisées avec l'aliment de convalescence (gel) dans les jours précédant l'infection, ce qui optimise leur convalescence. Des mesures seront prises pour limiter l’anxiété et l’impact environnemental sur les souris (amélioration de l'enrichissement par de petites maisonnettes, tubes en carton et bâtons de bois à ronger, et ajouts de coton pour la confection de nids). Une surveillance journalière, par observation directe de l'attitude des souris dans la cage et leur pesée, par le personnel animalier ou expérimentateur permettra de déterminer l’éventuelle souffrance des animaux (comme précisé pour chacune des expériences). Lors des prélèvement de sang, avec utilisation de tubes de contention, l'animal sera surveillé et le geste sera réalisé rapidement afin de limiter l'évènement stressant, les souris seront replacées avec leurs congénères et il sera vérifié que le prélèvement ne les a pas affaiblies ou perturbées (changement de comportement). Enfin, les tests comportementaux sont choisis et menés en respectant les besoins écologiques des modèles: la recherche spatiale est motivée par récompense positive, les souris sont acclimatées à tous les tests et habituées aux dispositifs au moins une semaine avant chaque test. Les tests ne requièrent que mobilité, exploration libre d'objets, d'eau de boisson sucrée ou stimulus sonore de niveau équivalent à celui auquel elles peuvent être exposée lors du change de cage.

Choix des espèces

Les réactions physiologiques de la souris face à des corps étrangers, ici des virus, sont suffisamment proches de celle de l’homme pour que son étude nous permette d’accroître nos connaissances sur le fonctionnement du système immunitaire et nerveux de ces 2 espèces. Ce point est maintenant formellement établi dans la littérature en ce qui concerne l’étude des sous-populations de cellules dendritiques. Par ailleurs, la taille, la rapidité du cycle de reproduction et la génétique de la souris en font le modèle le mieux approprié pour les études envisagées pour lesquelles des animaux génétiquement modifiés sont nécessaires, notamment pour l'étude de la maladie d'Alzheimer. Seuls des animaux adultes seront étudiés ici de façon à ce que leur système immunitaire soit mature. Enfin dans le cas des modèles de la maladie d'Alzheimer, une maladie neurodégénérative dont le premier facteur de risque est l'age, des animaux adultes plus mûrs mais non vieillissants seront étudiés pour correspondre au mieux au métabolisme d'un humain de 45 ans ou plus.