Oncologie

Les souris infectées par le virus de l'encéphalite à tiques sont mises à mort dès l'apparition de signes neurologiques. 3 000 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Chacune porte sur le dos une capsule remplie de larves, de nymphes ou de tiques femelles qui se gorgent de son sang, ce qui provoque des démangeaisons, et 2 250 d'entre elles subissent trois prélèvements de sang par le sinus rétro-orbitaire, aux sixième, dixième et quatorzième jours, avant que sang, oreille et organes soient prélevés après la mort. L'effectif se déduit du nombre de tiques gorgées récupérables sur chaque souris, le porteur précisant qu'aucune analyse statistique ne sera réalisée sur le nombre de souris utilisées.

Objectifs

Les tiques sont les premiers vecteurs d’agents pathogènes en Europe et constituent un risque majeur pour la santé humaine et animale en transmettant la plus grande variété de microorganismes (bactéries, parasites et virus). La plupart des agents pathogènes transmis par les tiques sont zoonotiques (transmissibles de l’animal à l’Homme), certains ne touchent que les animaux mais avec un impact économique très important et d’autres sont découverts chaque année. Les principales maladies liées aux tiques en Europe sont la Borréliose de Lyme, l’Anaplasmose granulocytaire et l’Encéphalite à tiques, et leur vecteur est la tique Ixodes ricinus, qui présente une très large répartition géographique. Dans ce projet nous étudions la compétence vectorielle des tiques Ixodes ricinus vis-à-vis de différents agents pathogènes, en infection simple (un seul agent pathogène à la fois) et en co-infection (deux agents pathogènes à la fois). En effet la compétence vectorielle des arthropodes est un caractère sous contrôle génétique et peut varier selon la souche de tique, et la souche de l’agent de pathogène étudié. De plus, dans diverses études il a été mis en évidence que les co-infections dans les tiques (plusieurs microorganismes présents dans une même tique) pouvaient être très fréquentes. Chez l’Homme, des patients présentant une maladie de Lyme chronique rapportent également des co-infections par d’autres bactéries ou d’autres parasites. Enfin en laboratoire il a été démontré que chez des souris co-infectées par deux bactéries (Borrelia et Anaplasma) on constatait une différence de réponse immunitaire de la souris suite à l'infection, une différence de pathogénicité des bactéries chez la souris ainsi qu'un impact sur l'acquisition de ces bactéries par les tiques comparativement à des infections simples. Nos travaux visent à comparer la compétence vectorielle des tiques lors d’infection simple et de co-infection par des bactéries (Borrelia, Anaplasma) et des virus (différentes souches du virus de l’encéphalite à tiques). Pour étudier cette compétence vectorielle, il nous faut etudier 3 étapes clés en laboratoire : (i) l’acquisition de l’agent pathogène ; (ii) la transmission transstadiale de l’agent pathogène (c'est à dire la persistance de l’agent pathogène au fil des stades de développement) ; (iii) la transmission de l’agent pathogène de la tique infectée vers un hôté vertébré sain (souris naïve).

Bénéfices attendus

Les tiques sont d'importants vecteurs d'agents pathogènes qui provoquent des maladies graves chez l'Homme et les animaux. Les phénomènes de co-infections peuvent aggraver ces maladies mais ne sont pas étudiés en laboratoire. Notre projet vise à mieux comprendre le risque lié aux tiques pour l’Homme et l’animal, notamment en comparant les infections simples avec les co-infections.

Procédures

Pour 750 souris maximum, Pas de prélèvement durant l’expérimentation, uniquement récupération tiques gorgées. Pour 2250 souris maximum, a J6, J10, J14 = prélèvement de 10µL de sang par souris (sinus rétrorbital). Après mise à mort des animaux, récupération sang, biopsie oreille et organes souris.

Impact sur les animaux

Le gorgement des tiques induit une gêne modérée (grattement) pour les souris utilisées mais afin de limiter l’inconfort lié à une démangeaison trop intense due aux piqûres de tiques, le nombre de tiques(larves/nymphes/femelles) par animal est limité. Lorsqu’une douleur ou gêne trop intense est vue chez la souris, nous enlevons les tiques qui ne se sont pas encore gorgées ou réduisons celles déjà attachées afin de réduire l’inconfort de la souris. Pour les souris potentiellement infectées par les bactéries Borrelia et Anaplasma, pas de signes cliniques attendus. Pour les souris infectées par le virus TBE, signe neurologique attendu, les animaux seront mis à mort dès que les signes neurologiques seront observés.

Devenir

Tous les animaux seront mis à mort. En raison de l’immunité anti-tique, chaque animal ne peut être utilisé qu’une seule fois pour des gorgements. Pour les tests de transmission des agents pathogènes, le sang des animaux et les organes sont nécessaire pour rechercher les agents pathogènes par amplification de leur matériel génétique afin de valider la transmission par les tiques.

Remplacement

Afin de limiter le nombre d’animaux utilisés, un système de gorgement artificiel sur membrane a été développé, il peut être utilisé lors des essais d’acquisition ou de transmission des agents pathogènes. Ce système sera privilégié dès que possible mais ne fonctionne malheureusement pas pour tous les agents pathogènes (notamment ne fonctionne pas pour Borrelia et Anaplasma et donc ne fonctionne pas pour les coinfections utilisant une de ces bactéries). Les expérimentations de co-infection proposées dans cette saisine de peuvent malheureusement pas être réalisées sans l'utilisation d'animaux.

Réduction

Le nombre d'animaux utilisé a été calculé en fonction du nombre de tiques gorgées que l'on peut récupérer sur l'animal (maximum 50% des tiques déposées dans la capsule) et par rapport à nos besoins en tiques pour nos différentes expérimentations. En raison de l’immunité anti-tique, chaque animal ne peut être utilisé qu’une seule fois pour des gorgements. Dès que nous obtiendrons le nombre de tiques gorgées nécessaire aux analyses et à la suite des expérimentations, la répétition de l'expérimentation pour chaque modèle de co-infection sera stopée. Le nombre annoncé de répétition (10) est le nombre maximal annoncé. Nous espérons pouvoir réduire ce nombre à 5 ou 6 répétitions par type de co-infection. Il n'y aura pas d'analyses statistiques réalisées concernant le nombre souris utilisées.

Raffinement

Les souris sont élevées dans les conditions naturelles d'élevage des souris avec une maison en plastique par cage, un support pour grimper (roue), des carrés de coton. Lors des manipulations, elles seront hébergées en condition individuelle car les souris auront chacune une capsule avec des tiques sur le dos et les souris sont capables d'enlever les capsules du dos des autres souris et de manger les tiques. Les souris individuelles seront hébergées avec l’enrichissement nécessaire à leur bien-être (carré de coton, maison en plastique pour les souris, support pour grimper (roue)), et même si elles sont isolées elles pourront voir les souris des cages d’à côté. Les animaux sont isolés au maximum 21 jours.

Choix des espèces

Les souris (comparativement à d’autres modèles animaux) sont sensibles à l’infection par les 3 agents pathogènes que nous ciblons : Borrelia afzelii, Anaplasma phagocytophilum, Virus de l’Encéphalite à tiques. Les micromammifères étant notamment impliqués dans les cycles de transmission naturels de ces agents pathogènes, les souris représentent donc le modèle idéal en laboratoire. Dans les essais d'acquisition, les souris utilisées n'auront pas besoin d'être réceptives aux agents pathogènes, par contre, dans les essais de transmission, les souris utilisées devront être sensibles à l'infection par Anaplasma phagocytophilum, Borrelia et TBEV. Adultes. Minimum 4-5 semaines. Suffisamment grand pour pouvoir poser une capsule sur leur dos avec des tiques.

2 232 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles sont gavées une fois par jour pendant cinq jours, reçoivent dans le quadriceps sous anesthésie une injection de glycérol ou de cardiotoxine qui lèse le muscle, subissent des tests métaboliques avec injection intrapéritonéale et prises de sang à la queue, et une partie d'entre elles passe des tests d'agrippement, de cadre inversé et d'endurance sur tapis roulant. Une partie est soumise à un régime enrichi en lipides, dont le porteur écrit que l'inconfort peut durer plusieurs semaines, et les mises à mort sont échelonnées à 2-3, 6-7, 12-13 ou 18-19 mois pour prélever les tissus. L'effectif, lui, repose sur les habitudes expérimentales de l'équipe et sur des expériences préliminaires, un calcul de puissance étant présenté comme difficile à mettre en œuvre avec autant de tests dans la même procédure.

Objectifs

L'augmentation du nombre de personnes âgées et/ou obèses constitue un enjeu majeur de santé publique. Ces 2 situations ont des conséquences (i) individuelles, favorisant la fragilité et la dépendance et (ii) sociétales, entrainant une augmentation des dépenses de santé. De plus, ce sont des facteurs de risque de pathologies telles que le diabète de type 2 (DT2), lié à des désordres du métabolisme glucidique, et la sarcopénie, liée à une diminution de la masse et de la force musculaire. Le vieillissement et l’obésité représentent deux contextes dans lesquels il y a émergence, au sein du muscle squelettique, d’un tissu adipeux intramusculaire (IMAT) dont les cellules matures sont les adipocytes intramusculaires. Ce tissu a été bien documenté dans les muscles squelettiques des animaux de rente, puisqu’il donne son goût à la viande, mais il n’existe que peu de données chez l’Homme. Toutefois, des données corrélatives semblent indiquer que la présence chronique d’IMAT pourrait participer à la perte de sensibilité à l’insuline musculaire participant à l’étiologie du DT2. Nos données préliminaires chez la souris sont encourageantes et vont dans le même sens. D’un autre côté des données observationnelles dans différents modèles murins de lésions musculaires, révèlent une émergence transitoire d’IMAT qui pourrait participer à la régénération musculaire nécessaire au maintien de la masse et de la force de ce tissu. C’est l’hypothèse que nous avançons. Il semble donc que l’IMAT via son abondance, sa cinétique d’apparition/disparition et/ou son phénotype soit un acteur important des fonctions métabolique et régénérative du muscle squelettique. Ce projet a comme objectif principal de montrer le lien causal entre (i) IMAT et désordres métaboliques glucidiques, principalement musculaires et (ii) IMAT et régénération musculaire ; ceci à l’aide d’un modèle murin transgénique dans lequel l’ablation spécifique et contrôlée des adipocytes intramusculaires, constituant l’IMAT, est possible. Afin d’avoir une étude la plus complète possible et étant donné le dymorphisme sexuel existant à la fois dans la composition corporelle (i.e. masses grasse et maigre), la régulation des métabolismes ou les capacités régénératives, des animaux femelles et mâles seront inclus dans cette étude. Ils seront étudiés à des âges physiologiques différents, afin de reproduire les effets de l’avancée en âge chez l’Homme. CE PROJET EST MULTISITE, IL SERA REALISE DANS 3 ETABLISSEMENTS UTILISATEURS.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra, pour la première fois, de mettre en évidence les effets d’un dépôt adipeux ectopique méconnu, l’IMAT sur l’homéostasie du muscle squelettique en fonction du sexe et de l’âge. Le muscle squelettique représente, en masse, le tissu le plus abondant de l’organisme et joue un rôle majeur dans certaines fonctions clés telles que la locomotion mais aussi dans la gestion de l’énergie, i.e. le métabolisme. Il devrait permettre, d’une part, d’obtenir des données nouvelles sur le contenu lipidique et le phénotype de l’IMAT (i.e. hypertrophie/ hyperplasie adipocytaire, inflammation, sécrétions, etc…), son évolution avec l’âge et/ou l’obésité mais également avec le sexe des individus. D’autre part, grâce à l’originalité du modèle de souris double transgénique permettant une diminution partielle ou totale de l’IMAT, il devrait permettre d’établir un lien causal (délétère ou bénéfique) entre ce tissu et les fonctions musculaires étudiées (i.e. métabolisme glucidique et régénération) selon le sexe, l’âge, le régime alimentaire et/ou le statut régénératif. Ce projet pourrait en particulier faire émerger des molécules actives (lipides, cytokines, etc…) explicatives des effets observés lors de l’obésité, du vieillissement ou bien de la régénération. A plus long terme, les connaissances générées par cette étude pourraient être exploitées en santé humaine puisque de nombreuses conditions pathologiques musculaires aiguës ou dégénératives sont caractérisées par un dépôt important d’IMAT. Nous anticipons que ces travaux pourraient donc avoir des répercussions sur le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques du patient en situation de fragilité musculaire résultant de l’avancée en âge, d’obésité ou même de myopathies.

Procédures

Dans les établissements utilisateurs 1 ou 3, la partie 1 du projet s’attellera à caractériser les désordres métaboliques glucidiques et l’IMAT en fonction de l’âge, du régime alimentaire et du sexe des animaux. Les animaux seront soumis à 2 tests consécutifs d'évaluation métabolique comprenant chacun 1 injection intrapéritonéale et des prélèvements sanguins caudaux (20 sec à 2 min/prélèvement, 130 μL de volume cumulé maximal). La partie 2 du projet étudiera le lien causal entre la présence d’IMAT et les désordres métaboliques glucidiques dans un modèle murin de lésion musculaire induite par l’injection intramusculaire de glycérol ou de cardiotoxine, facilitant le développement d’IMAT. Les animaux seront soumis à 1 injection unique dans le quadriceps sous anesthésie (moins de 10 min). Suivi, après 10 jours, de 2 tests consécutifs d'évaluation métabolique précédemment décrits. La partie 3 du projet étudiera le lien causal entre la présence d’IMAT et les désordres métaboliques glucidiques dans un modèle murin double transgénique permettant l’élimination sélective de l’IMAT, en fonction de l’âge, du régime alimentaire et du sexe des animaux. Les animaux seront soumis à un gavage 1 fois par jour pendant 5 jours (env. 20 sec). Suivi, après 2 semaines, d’une injection unique dans le quadriceps sous anesthésie (moins de 10 min). Puis, après 10 jours, de 2 tests consécutifs d'évaluation métabolique précédemment décrits. La partie 4 du projet concernera le lien causal entre la présence d’IMAT et la régénération musculaire dans un modèle de souris double transgénique permettant l’élimination sélective de l’IMAT, en fonction de l’âge et du sexe des animaux. Les animaux seront soumis à un gavage 1 fois par jour pendant 5 jours (env. 20 sec). Suivi, après 2 semaines, de 2 injections consécutives séparées de 4 jours dans le quadriceps sous anesthésie (moins de 10 min). La fonction musculaire d’une partie des animaux sera ensuite évaluée par différents tests non invasifs : agrippement, cadre inversé et endurance sur tapis roulant. Dans le second établissement utilisateur, des tests terminaux d’évaluation du métabolisme utilisant des radioélements seront réalisés à la place des tests classiques afin d’affiner la caractérisation des désordres métaboliques en lien avec l’IMAT et utilisant des radioélements seront réalisés. Ces tests comprennent 1 injection intrapéritonéale et deux prélèvements sanguins à la queue (20 sec à 2 min/prélèvement, 10 μL de volume cumulé maximal).

Impact sur les animaux

Plusieurs nuisances ou effets indésirables pourraient être observés dans cette étude : 1- Stress lié à la contention lors des gavages et lors des injections. La durée de cet effet indésirable sera réduit au minimum de part l’expérience de l’expérimentateur ; 2- Stress lié à l'isolement, lors des expériences de mesure de la composition corporelle, de la force musculaire ou lors du test d'endurance ; 3- Inconfort voire douleur lors du réveil des animaux anesthésiés pour la réalisation des injections intramusculaires ou pour leur identification par tatouage. Dans premières heures suivant la réalisation de l'injection intramusculaire, une mobilité réduite pourra être observée. Le geste chirurgical étant réalisé le matin et cet état de mobilité réduite n’étant que passager, il n’entrave pas la prise alimentaire la nuit suivante ; 4-Inconfort engendré par l’obésité résultant de la mise en régime enrichi en lipides. Cet inconfort pourrait durer plusieurs semaines ; 5- Stress lié au transport entre les deux des établissements utilisateurs (EU1 et 2) (5 à 10 min max).

Devenir

Comme indiqué dans les pagraphes concernant chacune des procédures expérimentales, les animaux seront nécropsiés en fin de procédure pour récolter des tissus d'intérêt. Ils seront mis à mort en fonction des groupes d'âge inclus dans les procédures: à 2-3 mois, à 6-7 mois, 12-13 mois ou à 18-19 mois.

Remplacement

A l’aide d’expériences réalisées in vitro avec des cellules humaines nous avons précédemment publié que les sécrétions des adipocytes musculaires obtenus en culture étaient capables de diminuer la réponse à l’insuline des cellules musculaires également obtenues en culture, appuyant l’hypothèse que l’IMAT pourrait être un régulateur du métabolisme glucidique musculaire et plus particulièremet des perturbations de ce métabolisme. Par ailleurs, nous avons également mis en évidence plus recemment des modifications du phénotype des adipocytes musculaires obtenues in vitro en fonction de l’age des volontaires dont étaient issues les biopsies musculaires. Ce sont ces données qui nous ont conduits à nous tourner vers l’animal. En effet, il est bien connu que la culture à a ses limites qui sont clairement ici (1) que les cellules (adipocytes et myocytes) n’arrivent jamais au stade terminal de différenciation donc sont des formes immatures des cellules observées in vivo et (2) qu’il est impossible dans un tel modèle d’imaginer l’impact sur le muscle en entier et sur l’organisme. Il est cependant évident qu’en fonction des résultats obtenus dans ce projet des expériences complémentaires sur des points mécanistiques précis seront réalisées sur des cultures primaires humaines et/ou murines qui permettent de par la capacité de prolifération des cellules de réaliser un certain nombre d’analyses.

Réduction

Pour déterminer le nombre d'animaux nécessaires et suffisants nous nous sommes essentiellement basés sur nos habitudes expérimentales, des expériences préliminaires et sur les variabilités inter-individuelles régulièrement constatées. En effet, un calcul de puissance est difficile à mettre en oeuvre étant donné le nombre de tests inclus dans la même procédure. Les tests statistiques qui seront mis en oeuvre seront des tests pour comparer des variables quantitatives uniques entre deux temps des procédures pour un même animal, un test différent pour comparer des variables quantitatives uniques entre deux groupes d'animaux, un autre test à une ou deux voies pour comparer des variables quantitatives continues entre plusieurs groupes d'animaux. D'autre part, grâce à l'utilisation d'un appareil permettant de mesurer la répartition des masses maigre et grasse, nous pouvons réaliser un suivi longitudinal de ces paramètres sans euthanasier les animaux. Enfin, récemment a été mis en place au sein de notre Institut un fichier de partage des tissus ou organes collectés lors des nécropsies, nous pensons proposer les tissus autres que nos tissus d'intérêt aux autres équipes de recherche.

Raffinement

Les animaux seront hébergés par fratrie dans des cages sur portoirs ventilés en respectant le nombre d'animaux indiqué dans la Directive Européenne 2010/63/UE. De l'enrichissement type feuille de papier, bâtonnet en bois ou igloo seront systématiquement ajoutés dans les cages. Un suivi quotidien sera réalisé soit par le personnel de la zootechnie soit par les expérimentateurs en charge du projet. La pesée hebdomadaire permettra une habituation à l'Homme et, le stress ainsi diminué, devrait diminuer la variabilité inter-individuelle dans les réponses mesurées. Le réveil de l'animal, après injection musculaire, se fera dans une cage posée sur un tapis chauffant ; du collyre sera appliqué sur l'oeil de l'animal qui aura été injecté. L'observation et la surveillance des animaux permettent d’appliquer des points limites précis et des critères d’arrêt des souffrances. Les animaux seront transportés entre les deux établissements 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 cages d'origine des animaux sont placées dans des valises de transport adaptées à 2 cages permettent un isolement de la lumière et des conditions météorologiques extérieures. Le trajet se fait à pied (inférieur à 5 min), est pré-déterminé et évite la rencontre avec le public.

Choix des espèces

L’espèce Mus musculus (souris), mammifère proche d’Homo sapiens, est le modèle animal expérimental le plus étudié dans la littérature notamment pour les études physiologiques et métaboliques, ce qui permet de meilleures comparaisons et une certaine pertinence des résultats. Des animaux de différents âges seront inclus dans les procédures : 2-3 mois, 6-7 mois, 12-13 mois ou 18-19 mois. L'utilisation de ces différents groupes d'âge permettra, dans certaines procédures, d'étudier la cinétique d’évolution « naturelle » de certains paramètres (i.e. régulation du métabolisme, composition corporelle, développement du tissu adipeux intramusculaire, etc....) au cours d’une diète normale ou riche en graisses. Dans d'autres procédures, l'utilisation des animaux de différents groupes d'âge permettra de mettre en évidence l'impact du vieillissement sur certains processus (i.e. processus d'installation du diabète et rôle du tissu adipeux intramusculaire, processus régénératifs musculaires, etc ...). Les âges des souris de chaque procédure ont été choisis en fonction de résultats d’expériences préliminaires du laboratoire et de données rapportées dans la littérature.

3 800 rongeurs, 3 200 souris et 600 rats, vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, chacun pouvant subir jusqu'à huit prises de sang en vingt-quatre heures et jusqu'à quatre-vingt-seize heures d'hébergement individuel en cage de collecte des urines et des fèces. Les molécules sont administrées par voie orale sans anesthésie, ou par injection sous anesthésie gazeuse. Tous sont tués à l'issue de chaque procédure pour prélever leurs organes. Le porteur présente ce travail comme une activité de plateforme, dont les résultats servent à décider de la poursuite ou de l'arrêt du développement d'une molécule.

Objectifs

Le développement d’un nouveau médicament est un processus long, qui nécessite de nombreuses étapes avant de pouvoir envisager son administration chez l’être humain. Il est notamment indispensable d’étudier son comportement dans un organisme vivant. Des équipements spécialisés permettent ainsi d’analyser comment une molécule est absorbée, distribuée dans les différents organes, transformée puis éliminée par l’organisme. Ces études permettent de déterminer si elle atteint bien les tissus ciblés, en quelle quantité, pendant combien de temps et par quelles voies elle est évacuée. Ces informations sont essentielles pour évaluer le potentiel d’une molécule innovante et accompagner son développement dans le cadre de projets de recherche scientifique et préclinique.

Bénéfices attendus

Les études menées par notre plateforme permettent de fournir des informations indispensables sur la répartition et la concentration de la molécule dans l’organisme, ainsi que sur sa persistance et ses voies d’élimination. Ces informations sont nécessaires pour évaluer la pertinence des molécules candidates et orienter la décision quant à la poursuite ou non de leur développement. D’un point de vue médical, une connaissance des paramètres de ces molécules dans des organismes vivants permettent une translation clinique de ces paramètres chez l’Homme.

Procédures

Un opérateur spécialisé réalisera une administration orale (30 secondes) sur un animal vigil ou une injection (30 secondes) sur animal sous anesthésie gazeuse. Des prises de sang(1 minute) seront réalisées : au maximum 8 sur une période de 24h par animal vigile. Certains animaux seront hébergés individuellement pendant maximum 96 heures dans des cages spéciales permettant de recueillir les urines et les fèces.

Impact sur les animaux

Les effets indésirables relatifs à la manipulation sont potentiellement une douleur au niveau du site d’injection ou un stress lié à la contention des animaux lors de l’administration orale, un stress lors de la prise de sang et un stress avec parfois une légère perte de poids lié à l’hébergement individuel dans des cages spéciales permettant de recueillir les urines et fèces.

Devenir

Tous les animaux sont euthanasiés à l’issue de chaque procédure pour prélever leurs organes.

Remplacement

Bien que des études in vitro ou des études preuve de concept soient réalisées en amont pour l’ensemble des molécules, il n’est pas possible de recréer in vitro ou in silico la complexité d’un organisme entier avec tous les composants biologiques qui entrent en jeu. Dans le cadre d’une application future en santé humaine, il est donc indispensable de mener une étude in vivo.

Réduction

Afin de limiter le recours aux animaux, une sélection préalable des molécules d’intérêts sera réalisée in vitro. Pour chaque molécule retenue, une seule dose sera évaluée in vivo. Cette dose sera définie à partir des paramètres pharmacologiques obtenues in vitro et des données in vivo préliminaires déjà disponibles dans la littérature. Enfin, les analyses statistiques reposeront sur un nombre minimum d’animaux. Les molécules seront évaluées chez les deux sexes avec le nombre minimum d’animaux à manipuler, soit 3 à 5 animaux par sexe.

Raffinement

Dès leur arrivée, les animaux seront hébergés en groupe dans un environnement enrichi comprenant des maisons, des tunnels en carton, de la paille ou du mouchoir en papier pour leur nid et des bâtonnets en bois à ronger, pendant une période d’acclimatation d’au moins sept jours. Ils feront l’objet d’une surveillance quotidienne assurée par du personnel formé et habilité. Pour réduire ou supprimer le stress relatif aux administrations et aux prélèvements, ceux-ci seront réalisés dans une pièce au calme sans passage. La douleur engendrée est de courte durée et limitée par l’utilisation d’une anesthésie gazeuse lorsque cela est possible. Bien qu’il n’y ait pas, à priori, de douleur, souffrance et angoisse associées à l’administration des composés, les animaux seront sous surveillance accrue durant les 24H à 96H de la manipulation. Afin de détecter au plus vite tout signe de souffrance , une surveillance de leur état général et de leur comportement sera réalisée grâce à une grille de score et à l’utilisation de points limites définissant les circonstances potentielles pour lesquelles des prises en charge appropriées doivent être mises en place rapidement. Enfin, pour réduire ou supprimer le stress lié à l’hébergement individuel dans les cages spéciales permettant de recueillir les urines, les animaux maintiendront un contact visuel, olfactif et auditif car les cages sont transparentes, semi-ouvertes et localisées sur le même portoir dans la même pièce. De plus, des bâtonnets à ronger et des jeux suspendus seront ajoutés dans ces cages.

Choix des espèces

La souris et le rat sont des organismes-modèles reconnus pour l’étude de la physiologie et de la physiopathologie de l’être humain. Les animaux seront utilisés au stade jeune adulte, correspondant à une période où les principales fonctions physiologiques, métaboliques, rénales, cardiovasculaires et hépatiques sont matures et stabilisées. Ce stade permet d’obtenir des paramètres biologiques interprétables, tout en limitant les biais liés à la croissance, au développement postnatal ou au vieillissement. L’utilisation de jeunes adultes est ainsi adaptée aux objectifs du projet et cohérente avec les standards des études précliniques réalisées chez le rongeur.

Tués à l'issue de l'expérience parce que la capsule de mesure implantée dans un muscle interdit ensuite leur abattage pour la consommation, 45 porcs vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La pose se fait sous anesthésie courte, après incision, et les porcs subissent ensuite une élévation progressive de la température ambiante reproduisant une vague de chaleur estivale. Neuf d'entre eux portent en plus deux capteurs à microaiguilles posés sous sédation dans l'encolure et maintenus jusqu'à six jours, et cinq collectes de salive sont réalisées sur l'ensemble du groupe. Le porteur reconnaît qu'une hyperthermie grave au-delà de 41,5 °C ne peut pas être exclue durant les heures les plus chaudes, et attend de ces données des recommandations de conduite d'élevage adaptées à des vagues de chaleur plus fréquentes.

Objectifs

Le projet vise à caractériser la réponse de porcs en croissance à une vague de chaleur en fonction des choix alimentaires fait par l’animal avant, pendant et après l’exposition à une température ambiante élevée.

Bénéfices attendus

Les données collectées seront utilisées pour déterminer l’aptitude des porcs à faire des choix alimentaires qui facilitent leur adaptation à une vague de chaleur, et selon des dynamiques journalières qui sont déterminées par chaque animal. Ces données sont indispensables pour recommander de futures stratégies de conduite en élevage au regard des conditions climatiques futures (fréquence accrue de vagues de chaleur estivales), et qui seront compatibles avec certains principes de l’agroécologie (utiliser les ressources internes au système d'élevage, préserver la santé des animaux, valoriser des ressources alimentaires localement produites). Les connaissances acquises sont aussi de nature à nous permettre de mieux connaitre la relation entre le fait d’offrir des choix à l’animal dans son milieu d’élevage et son niveau de bien-être.

Procédures

Pour suivre les effets de la chaleur ambiante sur la physiologie des porcs en croissance et leur confort, une capsule connectée de mesure de la température interne sera placée sur 45 porcs au début de l'expérimentation. Sur 9 porcs, deux capteurs seront aussi placés au niveau de l'encolure de l'animal, pour mesurer les échanges de minéraux et de glucose dans le liquide circulant sous la peau; ils seront maintenus en place durant 6 jours maximum. Lors de cinq matinées, des collectes de salive seront également réalisées pour les 45 porcs en leur tendant un tampon de gaze qu'ils viennent spontanément machouiller.

Impact sur les animaux

Les nuisances attendues sont principalement celles liées à l’exposition à une température ambiante plus élevée que la température de confort thermique. Le porc est un animal capable de s’adapter à la survenue d’une vague de chaleur. Dans ce projet, les variations de températures ambiantes seront gérées de manière progressive avec des températures minimales chaque jour permettant une récupération de l’animal lors des phases plus fraîches et un ajustement de ses comportements. La survenue d’une hyperthermie grave (>41,5°C) ne peut cependant pas être exclue durant les heures les plus chaudes. La pose d'un capteur de température pour suivre les évolutions de la température interne en dynamique nécessite une anesthésie courte et une petite incision sur un muscle; le processus de cicatrisation peut entraîner une légère douleur temporaire. Cependant, ce capteur nous permet aussi de détecter précocement un animal qui supportera mal la vague de chaleur, et d'agir rapidement avec un bénéfice immédiat pour sa santé. Deux capteurs sont aussi posés sous sédation légère, et la présence de microaiguilles qui pénètrent le derme (couche superficielle de la peau) peut entraîner une légère gêne pour l’animal lors de certains mouvements. Les régimes alimentaires diffèrent principalement par leur teneur en fibres et par la production de chaleur endogène que leur ingestion va produire. Exprimés par kg d’aliment, ils sont formulés pour apporter strictement au même niveau les nutriments nécessaires à l’animal (énergie nette, acides aminés digestibles, éléments traces dont minéraux et vitamines).

Devenir

L'implantation d’une capsule interne de mesure de la température, un dispositif nécessaire pour étudier les variations dynamiques de la température corporelle lors d’une exposition à la chaleur puis d’un retour à une température ambiante de confort, n'est pas compatible avec le retour des animaux comme fournisseurs de viande dans la chaine alimentaire. Ils seront donc euthanasiés à la fin de l'expérimentation.

Remplacement

Le porc est l'espèce cible de ce projet qui vise à étudier les réponses comportementales et physiologiques face à une élévation de la température ambiante mimant la survenue d’une vague de chaleur estivale, et à évaluer si offrir le choix entre plusieurs aliments permet à l’animal de limiter l’inconfort ressenti et les conséquences de la chaleur sur sa physiologie. Il n'est pas possible d'obtenir ces réponses sans utiliser des animaux représentatifs des élevages porcins commerciaux, puisque le projet vise à formuler ensuite des recommandations pratiques pour les éleveurs. L’espèce porcine présente la particularité de ne pas avoir de glandes sudoripares (glandes qui produisent de la sueur). Il n’est donc pas possible de remplacer cette espèce par une autre. Enfin, ce projet contribue à explorer si la possibilité d’exercer un choix (ici entre deux aliments) permet à l’animal d’avoir un meilleur contrôle de son environnement, ce qui peut améliorer son bien-être ; la réponse à cette question est fortement dépendante des comportementaux individuels et d’interactions avec les autres qui sont propres à l'espèce. Etudier les comportements animaux ne peut pas se faire sur des cellules cultivées in vitro.

Réduction

Le nombre d’animaux a été réduit au minimum pour un projet qui considère deux lots expérimentaux visant à étudier si les choix alimentaires en période de forte chaleur dépendent du régime reçu durant la période préalable d’élevage à thermoneutralité (n = 22 à 23 porcs / lot). Ce nombre a été aussi raisonné pour un logement en petits enclos collectifs de 3 porcs chacun (la case est dans ce cas l'unité statistique) pour déterminer si les interactions sociales peuvent expliquer des différences entre individus dans le comportement alimentaire (fractionner ses repas, les décaler à certaines périodes selon le mimétisme entre les animaux, la concurrence à l’auge, etc.). Chaque porc est son propre témoin durant les quatre semaines expérimentales, ce qui permet de réduire le nombre d'animaux nécessaires pour analyser l’effet du stress thermique sur la dynamique des choix alimentaires. Des capteurs intradermiques sont posés sur uniquement neuf porcs pour valider leur utilisation comme outils de mesure des mécanismes physiologiques de l’adaptation à une vague de chaleur quand les animaux sont logés en petits groupes sociaux.

Raffinement

Les porcs seront élevés en petits groupes (3 porcs par enclos) pour préserver leus besoins sociaux tout en suivant l’activité de chaque animal (activité d’exploration de son environnement et d’interactions avec ses congénères). La pose d’une capsule de mesure de la température corporelle au début de l'expérimentation évitera tout stress généralement associée à une prise manuelle et répétée de température via un thermomètre rectal. Cette capsule améliore également la qualité de la mesure obtenue (fréquence et précision) pour suivre la façon dont l'animal régule sa température. La pose de capteurs physiologiques sur la peau (pénétration légère du derme) permettra d’éviter des prises de sang répétées pour évaluer la dynamique des concentrations sanguines en sels minéraux ou en glucose, nécessaire pour évaluer les changements métaboliques en réponse à la vague de chaleur ambiante. Pour des raisons techniques (nombre de connectiques disponibles) et scientifiques (éviter de perturber tous les animaux juste avant la vague de chaleur), ces capteurs seront posés sur un petit nombre de porcs. L'utilisation de tampons de gaze constitue une procédure éprouvée pour la collecte de salive, en alternative aux prises de sang pour le dosage des hormones du stress (cortisol). Cela raffine les manipulations de l'animal grâce à une habituation préalable à venir spontanément machouiller le tampon de gaze durant les premiers jours de l'expérimentation.

Choix des espèces

Le porc ne peut pas être remplacé par une autre espèce compte tenu de la particularité de la régulation de sa température interne, puisqu'il ne possède pas de glandes sudoripares actives (pas de production de sueur). Le porc est aussi l'espèce cible du projet qui vise à étudier les réponses physiologiques et les réponses comportementales face aux modifications de son environnement d’élevage. Les capacités à faire des choix alimentaires et celles d’apprentissage pour l'utilisation d'un distributeur automatique d'alimentation offrant ce type de choix, sont spécifiques à chaque espèce. Nous travaillerons donc sur des porcs âgés de 90-100 jours, ce qui correspond à une gamme de poids entre 50 kg et 70 kg. Cette gamme de poids respecte la législation inhérente à la taille des enclos (espace disponible et densité), et représente la plus grande partie des effectifs animaux au sein d'un élevage de porc. A ce stade de croissance, le porc est très sensible à la chaleur mais peut aussi compenser la baisse de l’énergie contenue dans l'aliment par une surconsommation d’un autre aliment, ce qui est important pour comprendre les choix alimentaires (quantité ingérée, type d'aliment et moment du repas) qu'il va faire face à une vague de chaleur.

Les souris sont tuées quand leur tumeur atteint un centimètre cube. Elles sont 210, immunodéficientes, utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune reçoit une injection de cellules tumorales et subit dix-huit mesures au pied à coulisse, 150 d'entre elles recevant trente injections intrapéritonéales en un mois et trente autres jusqu'à trente-huit, la tumeur sous-cutanée croissant sur trois à quatre semaines avec dos voûté, activité réduite et pelage moins soigné. Le porteur cherche à savoir si le blocage d'une protéine ralentit cette croissance et présente ces travaux comme une réponse à un "besoin médical pour les patients en impasse thérapeutique", perspective qu'il renvoie à une exploration clinique ultérieure.

Objectifs

Ce projet vise à mieux comprendre le rôle d’une protéine impliquée dans la progression du cancer du rein à cellules claires. Pour cela, nous utilisons des modèles expérimentaux murins permettant de reproduire la formation et la croissance de tumeurs afin d’étudier l’impact de cette protéine sur leur développement. L’objectif est de déterminer 1) si l’augmentation de cette protéine conduit à une croissance tumorale plus rapide, 2) si le blocage de cette protéine, à l’aide de nouveaux traitements utilisés seuls ou en association, permet de ralentir la croissance des tumeurs.

Bénéfices attendus

Ces travaux pourraient contribuer à développer de nouvelles approches thérapeutiques innovantes à explorer cliniquement, répondant à un besoin médical pour les patients en impasse thérapeutique avec les thérapies actuelles pour le cancer du rein.

Procédures

Les interventions suivantes seront réalisées sur animaux vigiles : 210 animaux : 1 injection de cellules tumorales (2 minutes) + 18 mesures de la taille tumorale au pied à coulisse (1 minute) ; 150 animaux : 30 injections en intrapéritonéale sur 1 mois (30 secondes) ; 30 animaux : 38 injections en intrapéritonéale sur 1 mois (30 secondes)

Impact sur les animaux

Les animaux peuvent présenter des effets liés à la croissance de la tumeur sous-cutanée, apparaissant progressivement sur une durée maximale d’environ 3 à 4 semaines. Cette croissance peut entraîner une gêne modérée se traduisant par une diminution de l’activité, une altération de la posture (dos voûté), une diminution de l’état général et un aspect moins soigné du pelage. À un stade plus avancé, des modifications locales au niveau de la tumeur peuvent apparaître, telles qu’une tension cutanée ou une rougeur. Les administrations répétées de traitements peuvent provoquer une gêne légère et transitoire au moment des injections, associée à un stress de courte durée lié à la manipulation des animaux. La contention nécessaire aux manipulations et au suivi peut également entraîner un stress léger et temporaire. Ces effets sont transitoires pour les manipulations et progressifs pour la croissance tumorale, qui constitue la principale source de gêne au cours de l’étude.

Devenir

Les animaux seront mis à morts pour effectuer des prélèvements lorsque la tumeur atteint 1 cm3.

Remplacement

À ce jour, aucun modèle alternatif ne permet de reproduire de manière complète les interactions entre les cellules tumorales et leur environnement dans un organisme vivant. L’utilisation d’un modèle murin reste donc nécessaire pour étudier la croissance tumorale et la réponse aux traitements dans des conditions proches de la réalité biologique. Les approches in vitro sont indispensables en amont mais ne permettent pas, à elles seules, de modéliser l’ensemble de ces interactions.

Réduction

Avant la mise en place du modèle in vivo, toutes nos expériences impliquant la surexpression et l’inhibition génétique ou pharmacologique de notre protéine d’intérêt ont été validées in vitro. Les doses et modalités d’administration ont été choisies sur la base de protocoles publiés et de données expérimentales antérieures, après revue de la littérature. Afin de réduire le nombre d’animaux utilisés, nous nous appuyons sur ces données pour définir les conditions expérimentales. La planification des expériences inclut également la mutualisation de certains groupes témoins afin d’optimiser le nombre d’animaux utilisés. Les analyses statistiques seront réalisées pour évaluer les effets des traitements, avec des effectifs adaptés pour permettre la détection des différences attendues.

Raffinement

Les souris immunodéficientes seront hébergées en cages ventilées individuellement sur portoirs adaptés afin d’assurer leur protection et de limiter le stress. Les expérimentateurs procéderont à une évaluation régulière (3 fois par semaine) de l’état général des souris à l’aide d’une grille de score, permettant de détecter toute altération du bien-être, notamment des changements de posture, de mobilité, de poids ou d’aspect général. Les points limites sont définis dans chaque procédure afin de permettre une intervention rapide si nécessaire et garantir le bien-être des animaux.

Choix des espèces

Nous utilisons la souris comme modèle expérimental car elle permet d’étudier la croissance tumorale et la réponse à de nouveaux traitements dans un organisme entier. Ce modèle est largement utilisé en recherche biomédicale en raison de la proximité de certains mécanismes biologiques avec l’humain et de la disponibilité de modèles reproductibles pour le type de cancer étudié. Les animaux utilisés sont des souris jeunes adultes âgées de 6 à 8 semaines à leur arrivée, correspondant à des animaux ayant atteint leur maturité sexuelle et présentant une physiologie stable, ce qui permet de limiter la variabilité entre individus et d’assurer la comparabilité des résultats expérimentaux.

Établir un lien causal entre le tissu adipeux intramusculaire et le métabolisme du glucose conduit à utiliser 2 232 souris, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections de glycérol ou de cardiotoxine dans le quadriceps sous anesthésie pour provoquer une lésion musculaire, des gavages quotidiens pendant cinq jours, des injections intrapéritonéales et des prélèvements sanguins caudaux allant jusqu'à 130 microlitres cumulés, une partie étant soumise à un régime enrichi en lipides dont le porteur écrit que l'inconfort "pourrait durer plusieurs semaines". La fonction musculaire est évaluée par trois tests nommés, agrippement, cadre inversé et endurance sur tapis roulant, et les souris sont tuées par groupes d'âge, à 2-3, 6-7, 12-13 ou 18-19 mois, pour la récolte des tissus. Le porteur écrit qu'un calcul de puissance est difficile à mettre en œuvre ici et qu'il s'est appuyé sur ses "habitudes expérimentales" pour fixer l'effectif.

Objectifs

L'augmentation du nombre de personnes âgées et/ou obèses constitue un enjeu majeur de santé publique. Ces 2 situations ont des conséquences (i) individuelles, favorisant la fragilité et la dépendance et (ii) sociétales, entrainant une augmentation des dépenses de santé. De plus, ce sont des facteurs de risque de pathologies telles que le diabète de type 2 (DT2), lié à des désordres du métabolisme glucidique, et la sarcopénie, liée à une diminution de la masse et de la force musculaire. Le vieillissement et l’obésité représentent deux contextes dans lesquels il y a émergence, au sein du muscle squelettique, d’un tissu adipeux intramusculaire (IMAT) dont les cellules matures sont les adipocytes intramusculaires. Ce tissu a été bien documenté dans les muscles squelettiques des animaux de rente, puisqu’il donne son goût à la viande, mais il n’existe que peu de données chez l’Homme. Toutefois, des données corrélatives semblent indiquer que la présence chronique d’IMAT pourrait participer à la perte de sensibilité à l’insuline musculaire participant à l’étiologie du DT2. Nos données préliminaires chez la souris sont encourageantes et vont dans le même sens. D’un autre côté des données observationnelles dans différents modèles murins de lésions musculaires, révèlent une émergence transitoire d’IMAT qui pourrait participer à la régénération musculaire nécessaire au maintien de la masse et de la force de ce tissu. C’est l’hypothèse que nous avançons. Il semble donc que l’IMAT via son abondance, sa cinétique d’apparition/disparition et/ou son phénotype soit un acteur important des fonctions métabolique et régénérative du muscle squelettique. Ce projet a comme objectif principal de montrer le lien causal entre (i) IMAT et désordres métaboliques glucidiques, principalement musculaires et (ii) IMAT et régénération musculaire ; ceci à l’aide d’un modèle murin transgénique dans lequel l’ablation spécifique et contrôlée des adipocytes intramusculaires, constituant l’IMAT, est possible. Afin d’avoir une étude la plus complète possible et étant donné le dymorphisme sexuel existant à la fois dans la composition corporelle (i.e. masses grasse et maigre), la régulation des métabolismes ou les capacités régénératives, des animaux femelles et mâles seront inclus dans cette étude. Ils seront étudiés à des âges physiologiques différents, afin de reproduire les effets de l’avancée en âge chez l’Homme. CE PROJET EST MULTISITE, IL SERA REALISE DANS 3 ETABLISSEMENTS UTILISATEURS.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra, pour la première fois, de mettre en évidence les effets d’un dépôt adipeux ectopique méconnu, l’IMAT sur l’homéostasie du muscle squelettique en fonction du sexe et de l’âge. Le muscle squelettique représente, en masse, le tissu le plus abondant de l’organisme et joue un rôle majeur dans certaines fonctions clés telles que la locomotion mais aussi dans la gestion de l’énergie, i.e. le métabolisme. Il devrait permettre, d’une part, d’obtenir des données nouvelles sur le contenu lipidique et le phénotype de l’IMAT (i.e. hypertrophie/ hyperplasie adipocytaire, inflammation, sécrétions, etc…), son évolution avec l’âge et/ou l’obésité mais également avec le sexe des individus. D’autre part, grâce à l’originalité du modèle de souris double transgénique permettant une diminution partielle ou totale de l’IMAT, il devrait permettre d’établir un lien causal (délétère ou bénéfique) entre ce tissu et les fonctions musculaires étudiées (i.e. métabolisme glucidique et régénération) selon le sexe, l’âge, le régime alimentaire et/ou le statut régénératif. Ce projet pourrait en particulier faire émerger des molécules actives (lipides, cytokines, etc…) explicatives des effets observés lors de l’obésité, du vieillissement ou bien de la régénération. A plus long terme, les connaissances générées par cette étude pourraient être exploitées en santé humaine puisque de nombreuses conditions pathologiques musculaires aiguës ou dégénératives sont caractérisées par un dépôt important d’IMAT. Nous anticipons que ces travaux pourraient donc avoir des répercussions sur le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques du patient en situation de fragilité musculaire résultant de l’avancée en âge, d’obésité ou même de myopathies.

Procédures

Dans les établissements utilisateurs 1 ou 3, la partie 1 du projet s’attellera à caractériser les désordres métaboliques glucidiques et l’IMAT en fonction de l’âge, du régime alimentaire et du sexe des animaux. Les animaux seront soumis à 2 tests consécutifs d'évaluation métabolique comprenant chacun 1 injection intrapéritonéale et des prélèvements sanguins caudaux (20 sec à 2 min/prélèvement, 130 μL de volume cumulé maximal). La partie 2 du projet étudiera le lien causal entre la présence d’IMAT et les désordres métaboliques glucidiques dans un modèle murin de lésion musculaire induite par l’injection intramusculaire de glycérol ou de cardiotoxine, facilitant le développement d’IMAT. Les animaux seront soumis à 1 injection unique dans le quadriceps sous anesthésie (moins de 10 min). Suivi, après 10 jours, de 2 tests consécutifs d'évaluation métabolique précédemment décrits. La partie 3 du projet étudiera le lien causal entre la présence d’IMAT et les désordres métaboliques glucidiques dans un modèle murin double transgénique permettant l’élimination sélective de l’IMAT, en fonction de l’âge, du régime alimentaire et du sexe des animaux. Les animaux seront soumis à un gavage 1 fois par jour pendant 5 jours (env. 20 sec). Suivi, après 2 semaines, d’une injection unique dans le quadriceps sous anesthésie (moins de 10 min). Puis, après 10 jours, de 2 tests consécutifs d'évaluation métabolique précédemment décrits. La partie 4 du projet concernera le lien causal entre la présence d’IMAT et la régénération musculaire dans un modèle de souris double transgénique permettant l’élimination sélective de l’IMAT, en fonction de l’âge et du sexe des animaux. Les animaux seront soumis à un gavage 1 fois par jour pendant 5 jours (env. 20 sec). Suivi, après 2 semaines, de 2 injections consécutives séparées de 4 jours dans le quadriceps sous anesthésie (moins de 10 min). La fonction musculaire d’une partie des animaux sera ensuite évaluée par différents tests non invasifs : agrippement, cadre inversé et endurance sur tapis roulant. Dans le second établissement utilisateur, des tests terminaux d’évaluation du métabolisme utilisant des radioélements seront réalisés à la place des tests classiques afin d’affiner la caractérisation des désordres métaboliques en lien avec l’IMAT et utilisant des radioélements seront réalisés. Ces tests comprennent 1 injection intrapéritonéale et deux prélèvements sanguins à la queue (20 sec à 2 min/prélèvement, 10 μL de volume cumulé maximal).

Impact sur les animaux

Plusieurs nuisances ou effets indésirables pourraient être observés dans cette étude : 1- Stress lié à la contention lors des gavages et lors des injections. La durée de cet effet indésirable sera réduit au minimum de part l’expérience de l’expérimentateur ; 2- Stress lié à l'isolement, lors des expériences de mesure de la composition corporelle, de la force musculaire ou lors du test d'endurance ; 3- Inconfort voire douleur lors du réveil des animaux anesthésiés pour la réalisation des injections intramusculaires ou pour leur identification par tatouage. Dans premières heures suivant la réalisation de l'injection intramusculaire, une mobilité réduite pourra être observée. Le geste chirurgical étant réalisé le matin et cet état de mobilité réduite n’étant que passager, il n’entrave pas la prise alimentaire la nuit suivante ; 4-Inconfort engendré par l’obésité résultant de la mise en régime enrichi en lipides. Cet inconfort pourrait durer plusieurs semaines ; 5- Stress lié au transport entre les deux des établissements utilisateurs (EU1 et 2) (5 à 10 min max).

Devenir

Comme indiqué dans les pagraphes concernant chacune des procédures expérimentales, les animaux seront nécropsiés en fin de procédure pour récolter des tissus d'intérêt. Ils seront mis à mort en fonction des groupes d'âge inclus dans les procédures: à 2-3 mois, à 6-7 mois, 12-13 mois ou à 18-19 mois.

Remplacement

A l’aide d’expériences réalisées in vitro avec des cellules humaines nous avons précédemment publié que les sécrétions des adipocytes musculaires obtenus en culture étaient capables de diminuer la réponse à l’insuline des cellules musculaires également obtenues en culture, appuyant l’hypothèse que l’IMAT pourrait être un régulateur du métabolisme glucidique musculaire et plus particulièremet des perturbations de ce métabolisme. Par ailleurs, nous avons également mis en évidence plus recemment des modifications du phénotype des adipocytes musculaires obtenues in vitro en fonction de l’age des volontaires dont étaient issues les biopsies musculaires. Ce sont ces données qui nous ont conduits à nous tourner vers l’animal. En effet, il est bien connu que la culture à a ses limites qui sont clairement ici (1) que les cellules (adipocytes et myocytes) n’arrivent jamais au stade terminal de différenciation donc sont des formes immatures des cellules observées in vivo et (2) qu’il est impossible dans un tel modèle d’imaginer l’impact sur le muscle en entier et sur l’organisme. Il est cependant évident qu’en fonction des résultats obtenus dans ce projet des expériences complémentaires sur des points mécanistiques précis seront réalisées sur des cultures primaires humaines et/ou murines qui permettent de par la capacité de prolifération des cellules de réaliser un certain nombre d’analyses.

Réduction

Pour déterminer le nombre d'animaux nécessaires et suffisants nous nous sommes essentiellement basés sur nos habitudes expérimentales, des expériences préliminaires et sur les variabilités inter-individuelles régulièrement constatées. En effet, un calcul de puissance est difficile à mettre en oeuvre étant donné le nombre de tests inclus dans la même procédure. Les tests statistiques qui seront mis en oeuvre seront des tests pour comparer des variables quantitatives uniques entre deux temps des procédures pour un même animal, un test différent pour comparer des variables quantitatives uniques entre deux groupes d'animaux, un autre test à une ou deux voies pour comparer des variables quantitatives continues entre plusieurs groupes d'animaux. D'autre part, grâce à l'utilisation d'un appareil permettant de mesurer la répartition des masses maigre et grasse, nous pouvons réaliser un suivi longitudinal de ces paramètres sans euthanasier les animaux. Enfin, récemment a été mis en place au sein de notre Institut un fichier de partage des tissus ou organes collectés lors des nécropsies, nous pensons proposer les tissus autres que nos tissus d'intérêt aux autres équipes de recherche.

Raffinement

Les animaux seront hébergés par fratrie dans des cages sur portoirs ventilés en respectant le nombre d'animaux indiqué dans la Directive Européenne 2010/63/UE. De l'enrichissement type feuille de papier, bâtonnet en bois ou igloo seront systématiquement ajoutés dans les cages. Un suivi quotidien sera réalisé soit par le personnel de la zootechnie soit par les expérimentateurs en charge du projet. La pesée hebdomadaire permettra une habituation à l'Homme et, le stress ainsi diminué, devrait diminuer la variabilité inter-individuelle dans les réponses mesurées. Le réveil de l'animal, après injection musculaire, se fera dans une cage posée sur un tapis chauffant ; du collyre sera appliqué sur l'oeil de l'animal qui aura été injecté. L'observation et la surveillance des animaux permettent d’appliquer des points limites précis et des critères d’arrêt des souffrances. Les animaux seront transportés entre les deux établissements 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 cages d'origine des animaux sont placées dans des valises de transport adaptées à 2 cages permettent un isolement de la lumière et des conditions météorologiques extérieures. Le trajet se fait à pied (inférieur à 5 min), est pré-déterminé et évite la rencontre avec le public.

Choix des espèces

L’espèce Mus musculus (souris), mammifère proche d’Homo sapiens, est le modèle animal expérimental le plus étudié dans la littérature notamment pour les études physiologiques et métaboliques, ce qui permet de meilleures comparaisons et une certaine pertinence des résultats. Des animaux de différents âges seront inclus dans les procédures : 2-3 mois, 6-7 mois, 12-13 mois ou 18-19 mois. L'utilisation de ces différents groupes d'âge permettra, dans certaines procédures, d'étudier la cinétique d’évolution « naturelle » de certains paramètres (i.e. régulation du métabolisme, composition corporelle, développement du tissu adipeux intramusculaire, etc....) au cours d’une diète normale ou riche en graisses. Dans d'autres procédures, l'utilisation des animaux de différents groupes d'âge permettra de mettre en évidence l'impact du vieillissement sur certains processus (i.e. processus d'installation du diabète et rôle du tissu adipeux intramusculaire, processus régénératifs musculaires, etc ...). Les âges des souris de chaque procédure ont été choisis en fonction de résultats d’expériences préliminaires du laboratoire et de données rapportées dans la littérature.

Les femelles gestantes opérées sont tuées après le sevrage de leurs portées, et leur descendance après prélèvement du cerveau : 3 129 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. À 13,5 jours de gestation, chaque femelle subit sous anesthésie générale l'ouverture de la cavité abdominale, l'exposition des cornes utérines, une injection dans le cerveau des embryons et une électroporation, en trente minutes au maximum. Les souriceaux ainsi porteurs d'un médulloblastome reçoivent, pour une partie d'entre eux, deux injections par jour en contention entre le quatrième et le quatorzième jour de vie, et le porteur annonce des pertes embryonnaires, une croissance ralentie et des troubles neurologiques aux stades avancés. Il écrit que la mise à mort de l'ensemble des souris est justifiée par "la nécessité scientifique des analyses réalisées, l'impossibilité de réutilisation et la prise en compte prioritaire du bien-être animal".

Objectifs

Le médulloblastome est la tumeur cérébrale maligne la plus fréquente chez l’enfant et représente environ 20 % des cancers du système nerveux central pédiatrique. Il est lié à une croissance anormale de certaines cellules du cervelet, une région du cerveau impliquée dans la coordination des mouvements et l’équilibre. Normalement, ces cellules se développent de manière contrôlée au cours de l’enfance puis arrêtent de se multiplier. Lorsque ce processus est perturbé, elles peuvent se multiplier de façon excessive et former une tumeur. Des travaux récents suggèrent que des mécanismes moléculaires liés au développement normal du cerveau, ainsi que l’activité des neurones, pourraient influencer la croissance de ces tumeurs. Mieux comprendre ces interactions est essentiel pour progresser dans la compréhension de la maladie. L’objectif de ce projet est de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l’apparition et la progression du médulloblastome. Il vise à mettre en place un modèle expérimental chez la souris permettant d’étudier le développement de cette tumeur, à identifier les mécanismes moléculaires qui contrôlent la croissance des cellules tumorales, à étudier le rôle de l’activité des cellules nerveuses dans l’évolution de la tumeur et enfin, à explorer les interactions entre les cellules tumorales et leur environnement dans le cervelet. Les résultats permettront d’améliorer la compréhension de cette maladie et pourraient contribuer, à long terme, à l’identification de nouvelles approches thérapeutiques.

Bénéfices attendus

Le médulloblastome est la tumeur cérébrale maligne la plus fréquente chez l’enfant. Bien que des traitements existent, ils peuvent entraîner des effets secondaires importants et ne sont pas toujours efficaces à long terme. Il est donc essentiel de mieux comprendre les mécanismes qui contrôlent l’apparition et la croissance de ces tumeurs afin d’améliorer leur prise en charge. Ce projet permettra d’apporter de nouvelles connaissances sur la manière dont certaines cellules du cervelet deviennent tumorales et sur les facteurs qui influencent leur prolifération. En particulier, il vise à mieux comprendre le rôle de l’environnement et l’activité des cellules nerveuses et tumorales dans l’évolution de la maladie. Les résultats obtenus pourraient contribuer à identifier de nouveaux mécanismes impliqués dans le développement du médulloblastome. À plus long terme, ces connaissances pourraient orienter la recherche vers de nouvelles approches thérapeutiques, potentiellement plus ciblées et mieux tolérées par les patients. Par ailleurs, ce projet présente également un intérêt plus large en biologie, car il permettra d’améliorer la compréhension du développement normal du cervelet, en particulier des mécanismes qui régulent la croissance et la maturation de certains neurones.

Procédures

Les animaux seront soumis à une procédure chirurgicale unique d’électroporation in utero, ainsi qu’à une procédure terminale de prélèvement des tissus. La procédure principale est réalisée chez des femelles à 13,5 jours de gestation. Cette intervention est réalisée une seule fois par femelle et dure 30 minutes maximum. Elle consiste en une anesthésie générale suivie d’une ouverture de la cavité abdominale, de l’exposition des cornes utérines, d’une injection dans le cerveau des embryons, puis d’une électroporation permettant l’entrée du matériel génétique dans les cellules du cervelet. Elle est suivie d’une phase de récupération et d’un suivi post-opératoire des femelles gestantes. L’intervention sur chaque embryon dure quelques minutes. Chez les animaux du lot d’étude de l’activité neuronale, des injections seront réalisées sur animaux vigiles maintenus par contention, deux fois par jour (en alternant de côté) entre 4 et 14 jours après la naissance, et durent quelques secondes par injection. La procédure terminale correspond à l’injection d’un euthanasiant sous anesthésie générale avant traitement puis prélèvement postmortem des tissus. Cette intervention est réalisée une seule fois par animal et dure une dizaine de minutes.

Impact sur les animaux

Les femelles gestantes subiront une intervention chirurgicale sous anesthésie générale afin de réaliser l’électroporation in utero. Cette procédure peut entraîner une douleur post-opératoire modérée, un stress lié à la manipulation, ainsi qu’un risque faible d’infection ou de complication au niveau de la plaie chirurgicale. Chez les embryons manipulés, la procédure peut entraîner des pertes embryonnaires ou une variabilité dans le développement. Après la naissance, les souriceaux peuvent présenter une variabilité de croissance, notamment en raison de la procédure ou de l’efficacité de l’électroporation. Chez les animaux développant une tumeur, des effets indésirables peuvent apparaître au cours de la progression tumorale, tels qu’une diminution de la croissance, une altération du comportement, une réduction de l’activité ou, dans les cas les plus avancés, des troubles neurologiques. Dans le cadre de la modulation de l’activité neuronale, les injections répétées peuvent entraîner un stress léger, ainsi qu’une irritation locale au point d’injection.

Devenir

À l’issue des expériences, l’ensemble des animaux sera mis à mort de manière éthique et conforme à la réglementation en vigueur. Les animaux sont utilisés pour des analyses histologiques et moléculaires nécessitant le prélèvement des tissus cérébraux. Ces analyses impliquent soit une fixation des tissus, soit une extraction de matériel biologique qui ne permet pas le maintien en vie de l’animal. Par conséquent, aucune réutilisation des animaux n’est possible. De plus, le développement tumoral induit dans ce projet peut entraîner, à des stades avancés, une altération de l’état général et du bien-être des animaux. Afin d’éviter toute souffrance prolongée, des points limites stricts ont été définis et toute atteinte de ces critères entraîne une mise à mort immédiate. Les femelles gestantes utilisées pour les procédures chirurgicales ne sont pas réutilisées après les expériences et seront également mises à mort après le sevrage des portées, conformément aux pratiques de bien-être animal. Ainsi, la mise à mort de l’ensemble des animaux est justifiée par la nécessité scientifique des analyses réalisées, l’impossibilité de réutilisation et la prise en compte prioritaire du bien-être animal.

Remplacement

L’utilisation d’animaux est nécessaire pour ce projet, car il n’existe pas de méthodes alternatives permettant de reproduire de manière fiable le fonctionnement complexe du cerveau en développement et la formation des tumeurs. En particulier, certaines interactions entre les cellules du cerveau et leur environnement, ainsi que l’influence de l’activité des neurones, ne peuvent pas être étudiées correctement en laboratoire sur des cellules isolées. Cependant, afin de limiter autant que possible le recours aux animaux, des expériences préliminaires ont été réalisées sur des cellules en culture et sur des tissus en dehors de l’organisme. Ces approches ont permis de tester et d’optimiser les outils expérimentaux avant leur utilisation chez l’animal. Grâce à cette étape préalable, seules les conditions les plus pertinentes et les plus fiables sont utilisées dans ce projet, ce qui permet de réduire le nombre d’animaux nécessaires tout en garantissant la qualité des résultats.

Réduction

Le projet a été conçu de manière à utiliser le plus petit nombre d’animaux possible en garantissant des résultats fiables. Le nombre d’animaux a été estimé en tenant compte des contraintes techniques et de la variabilité du modèle étudié. Ce calcul prend en compte les pertes expérimentales attendues, liées à la réussite des gestations et à l’efficacité de la procédure utilisée. Les expériences sont réalisées sur plusieurs portées indépendantes afin d’assurer des résultats représentatifs. Les expériences seront arrêtées dès que le nombre nécessaire d’animaux permettant une analyse fiable sera atteint. Par ailleurs, la méthode utilisée permet de limiter le recours à la création de nouvelles lignées animales qui nécessiteraient la production d'un très grand nombre d'animaux pour très peu d'animaux ayant les bonnes caractéristiques pour l'étude). Plusieurs types d’analyses sont réalisés sur les mêmes animaux, ce qui permet d’obtenir un maximum d’informations à partir de chaque individu.

Raffinement

Les animaux seront suivis attentivement tout au long du projet, en particulier pendant et après les interventions. Toutes les procédures sont réalisées sous anesthésie générale, avec des traitements adaptés pour limiter la douleur et le stress. Des mesures strictes d’hygiène sont appliquées afin de réduire les risques d’infection. Après chaque intervention, un suivi régulier est mis en place pour vérifier l’état général des animaux, leur comportement et leur récupération. Une attention particulière est portée à leur croissance, leur mobilité et à tout signe de gêne ou de douleur. L’état des animaux est évalué à l’aide de grilles de suivi standardisées permettant de détecter rapidement toute altération. Les animaux sont observés au minimum une fois par jour, et plus fréquemment si nécessaire, notamment lorsque la maladie progresse. Si des signes de mal-être apparaissent, des mesures de soutien sont mises en place, comme un accès facilité à la nourriture et à l’eau ou une surveillance renforcée. Des critères clairs ont été définis pour intervenir rapidement si l’état d’un animal se dégrade. Si ces critères sont atteints, l’animal est mis à mort sans délai afin d’éviter toute souffrance. Des grilles spécifiques sont également utilisées pour le suivi des femelles après chirurgie.

Choix des espèces

Les souris ont été choisies comme modèle expérimental en raison de leur grande pertinence pour l’étude des mécanismes biologiques et des pathologies humaines. Le développement du système nerveux central chez la souris présente de fortes similarités avec celui de l’homme, ce qui permet d’étudier de manière fiable les processus impliqués dans la formation des tumeurs cérébrales. De plus, l’existence de lignées génétiquement modifiées adaptées aux objectifs du projet constitue un atout majeur pour répondre aux questions scientifiques posées. Les animaux seront utilisés à différents stades du développement, en lien direct avec les étapes de la progression tumorale. L’induction tumorale sera réalisée au stade embryonnaire correspondant à 13.5 jours de gestation chez les femelles, période clé du développement des progéniteurs à l’origine des neurones conduisant au type de médulloblastome étudié. Les analyses seront ensuite effectuées à plusieurs stades après la naissance, afin de couvrir les différentes phases de la maladie. L’initiation tumorale et les premiers événements de prolifération neuronale seront étudiés entre 7 et 14 jours après la naissance, la phase intermédiaire de croissance sera étudiée 21 jours après la naissance et la phase tardive caractérisée par des tumeurs établies 60 jours après la naissance.