Oncologie

Pour tester un anticorps contre le canal TRPV6 sur les métastases du cancer de la prostate, notamment osseuses, 650 souris swiss nude, immunodéficientes, sont utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une fois sous anesthésie des cellules cancéreuses humaines, sous la peau pour 260 d'entre elles, dans le cœur, dans la veine ou dans le tibia pour 130 chacune, et des injections d'anticorps dans le péritoine deux fois par semaine, pendant une durée qui peut atteindre trois mois. Le porteur attend des tumeurs pouvant entraîner prostration, perte de poids, pelage dégradé, comportements agressifs avec morsures et, en cas de métastases osseuses, une destruction de l'os suivie aux rayons X. Les souris montrant des signes graves associés à un point limite sont mises à mort, et toutes les autres le sont à la fin de chaque protocole, le porteur donnant pour raison de "mettre fin à la souffrance des animaux".

Objectifs

Un vaste ensemble de preuves suggèrent que l'expression de la protéine TRPV6 est un événement commun dans le développement du cancer de la prostate. En effet, cette protéine qui constitue un canal calcique est totalement absente dans la prostate saine mais devient de plus en plus exprimé au cours du développement du cancer jusqu'à être présente chez 100% des patients ayant des stades tardifs du cancer. Pourtant, le rôle de cette protéine dans le développement des métastases et notamment les métastases osseuses (apparaissant majoritairement chez les patients atteint du cancer de la prostate) reste entièrement méconnu. Pour cela, notre projet vise à étudier la possibilité de cibler et supprimer des tumeurs et des métastases exprimant TRPV6 en utilisant un modèle de xénogreffe de cellules cancéreuses humaines dans des souris immunodéficientes afin de déterminer la faisabilité du traitement par notre anticorps TRPV6 ainsi que les mécanismes moléculaires impliqués. Afin de préciser le rôle du canal TRPV6 dans la formation de métastases in vivo, dont les métastases osseuses, il est nécessaire d’utiliser plusieurs modèles d’injection qui reflètent divers mécanismes/étapes de cancérogénèse.

Bénéfices attendus

Retombées scientifiques et économiques attendues : Comme partie fondamentale du projet, nous allons d’abord démontrer le rôle du canal TRPV6 dans l’acquisition du phénotype agressif/métastatique tels que la migration, l’invasion et, et ainsi évaluer son implication dans le guidage et l’installation des cellules cancéreuses dans l’os. Ces données nous permettront de corréler la présence/expression de ce canal à sa fonction pathophysiologique particulière et le proposer comme outil de diagnostique en clinique. Ce dernier point est crucial pour le diagnostic du cancer de la prostate pour éviter un sur-traitement inutile et possiblement nocif pour le patient. L’application la plus importante de ce projet sera la preuve de concept de la stratégie thérapeutique en utilisant l’anticorps mabTRPV6 afin de cibler spécifiquement et de stopper les tumeurs exprimant TRPV6. Finalement, nos outils pour cibler TRPV6 in vivo comme mabTRPV6 seront validés pour être humanisés et utilisés chez l’humain. Les perspectives quant à la possibilité d’empêcher l’apparition de métastases et/ou leur expansion, notamment, les métastases osseuses, seront également considérées afin de les mettre sur l’échelle des essais cliniques.

Procédures

Tous les animaux seront soumis une fois à l'injection de cellules cancéreuses sous anesthesie par isoflurane : soit par la voie souscutanée: 260 animaux soit par la voie intracardique: 130 animaux soit par la voie intraveineuse: 130 animaux soit par la voie intratibiale : 130 animaux Les animaux seront injectés en intrapéritoneal avec des anticorps monoclonaux anti-TRPV6 (2 fois par semaine) pour suivire le développement des tumeurs. Au maximum cela sera 650 animaux. La durée peut aller jusq'à 3 mois. Les tumeurs seront photographiées une à deux fois par semaine sous anesthésie par isoflurane si les animaux développeront des métastases.

Impact sur les animaux

L’injection de cellules cancéreuses entraînera l’apparition de tumeur qui constituera la nuisance principale attendue. Des signes de stress peuvent apparaître à la suite du développement de la tumeur : prostration, perte de poids, pelage dégradé ou encore des comportements agressifs avec morsures qui seront suivis quotidiennement. Dans le cas où des métastases osseuses apparaissent, il peut également y avoir une lyse osseuse (qui sera suivie par rayons X). L’anesthésie par isoflurane ne constitue qu’une nuisance légère, les souris se réveillant extrêmement rapidement (quelques secondes).

Devenir

Afin de mettre fin à la souffrance des animaux, à la fin de chaque protocole, les animaux seront euthanasiés.

Remplacement

Les caractéristiques morphologiques, physiologiques et immunologiques de la souris ne sont pas reproductibles in vitro. L’utilisation d’animaux d‘expérimentation est particulièrement pertinente dans le cadre de recherche en cancérologie reflétant ce qui se produit en pathologie humaine. De plus, le trafficking/guidage et l’installation dans l’os au niveau d’un organisme entier n’est pas reproductible in vitro.

Réduction

Réduction : Le logiciel statistique BiostaTGV a été utilisé pour réaliser une analyse de puissance afin de déterminer la taille des groupes nécessaires à la génération de données fiables. Afin d’observer une différence statistiquement significative entre deux groupes, 10 souris par groupe expérimental (nombre de groupes: 13) seront nécessaires pour réaliser un test de Wilcoxon requis pour ce type d’étude. Nous ferons donc 5 protocoles de 130 souris chacun. Des expériences préalables ont été effectuées dans le but de déterminer la dose optimale de mAbs, ne permettant pas de réduire le nombre d’animaux.

Raffinement

Raffinement : Les souris cohabiteront par groupe de 5 dans un environnement enrichi (tunnel en papier, batôn à ronger, coton) pour réduire le stress des animaux et aucun nouvel animal ne sera introduit dans des groupes déjà formés. L'environnement des animaux, l'équipement, système d’abreuvoir, la qualité de l’eau, la nourriture et la litière seront révisés régulièrement. L’état de bien être des souris sera évalué quotidiennement par l’observation des signes physiologiques (perte de poids, aspects du pelage, morsures, etc). Les expérimentations se feront dans un environnement confiné. Lors de chaque anesthésie, la température des animaux sera maintenue grâce à l’utilisation de coussins chauffants. En cas de plaies causées par les souris (lutte entre animaux), des soins seront immédiatement prodigués afin de réduire la douleur. En cas de signes graves de stress associé à un des points limites, les animaux correspondant seront mis à mort afin de mettre fin à leur souffrance.

Choix des espèces

Les souris swiss nude sont couramment utilisées en oncologie. Elles sont immuno-déficientes, ce qui permet l’injection de cellules tumorales humaines et reproduire les tumeurs humaines in vivo. Elles ne possèdent pas de lymphocytes T, mais les autres cellules du système immunitaire (lymphocytes B, macrophages, cellules dendritiques, cellules NK) sont présentes et ne sont pas affectées dans leurs fonctions. Les protocoles seront réalisés avec des souris âgées de 5 semaines. L’incidence, et le développement des tumeurs humaines est très faible chez les animaux plus âgés.

410 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Ces souris, porteuses d'une insuffisance rénale chronique d'apparition spontanée, reçoivent des traitements pharmacologiques quotidiens et subissent des passages en cage métabolique jusqu'à quatorze heures et une injection rétro-orbitaire pour mesurer la filtration rénale. Le porteur prévoit de tuer les animaux perdant plus de 20 % de leur poids ou présentant des signes de souffrance, seuils qu'il présente comme des points limites. Il affirme le recours à l'animal "indispensable", les mécanismes de la maladie étant selon lui impossibles à reproduire in vitro.

Objectifs

L’insuffisance rénale chronique (IRC) est une maladie souvent associée à l’hypertension artérielle et au diabète. Si l’IRC n’est pas correctement traitée, elle peut conduire à la dialyse. L’IRC mettant en jeux plusieurs organes, la découverte de nouveaux traitements de cette maladie nécessite des études précliniques chez l'animal. Nos travaux antérieurs ont montré l’efficacité de certains traitements chez la souris diabétiques Notre objectif est de tester l’efficacité de ces traitements dans un autre modèle non-diabétique présentant un développement spontané et rapide de l’IRC .

Bénéfices attendus

Les bénéfices attendus de ce projet sont de mieux comprendre les mécanismes de mise en place de l'insuffisance rénale, et de proposer de nouvelles pistes de traitement.

Procédures

Les souris de 4 semaines seront soumis à des 3 séries de traitements pharmacologiques quotidiens jusqu'à 8 /10 semaines d'âge. Au cours du traitement, les souris seront soumises (1) à un suivi régulier de leur poids (1 fois par semaine), (2) à une mesure de leur composition corporelle (2 à 3 fois), (3) à la mesure de leur diurèse (1 à 2 fois), (4) à une évaluation du débit de filtration glomérulaire (DFG) (1 fois, 1 semaine avant la fin du traitement. A l’issue des traitements, les souris seront euthanasiées et analysées.

Impact sur les animaux

(1) suivi régulier de leur poids : léger stress lié à leur manipulation de la cage à la balance et vis versa (2) mesure de leur composition corporelle: léger stress lié à leur contention transitoire (3 minutes) dans ll’EchoMRI (3) à la mesure de leur diurèse (1 à 2 fois): léger stress lié au passage (14h max) dans la cage métabolique (4) évaluation du débit de filtration glomérulaire: légère douleur liée à l’injection rétro-orbitaire

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à l'issue de chaque procédure en vue de l'analyse de leur sang, leur urine, et leurs organes.

Remplacement

Le recours à l’expérimentation sur des animaux est indispensable pour comprendre les mécanismes physiopathologiques complexes mis en jeux dans le développement de l’IRC et qui sont impossibles à reproduire in vitro.

Réduction

Les modèles expérimentaux utilisés sont bien maitrisés par les expérimentateurs, ce qui évite les étapes de mise au point couteuses en animaux. Le nombre d’animaux est calculé au plus juste d’après notre connaissance du modèle pour permettre d’identifier statistiquement des différences intergroupes scientifiquement interprétables pour chaque paramètre principal. Il est prévu d’utiliser 410 souris. Le nombre de souris par groupe (n=10) est calculé au plus juste pour espérer observer une différence significative.

Raffinement

Les animaux seront hébergés dans un service de zootechnie agréé par le ministère : 4 souris par cage équipée d’éléments d’enrichissement (papier, tunnels...), et alimentée en eau et en aliment ad libitum. Les animaux sont observés quotidiennement afin de s’assurer de leur bien-être, et pesés une fois par semaine. Les personnels intervenant dans ce projet sont formés à l’expérimentation animale, et les procédures sont optimisées de façon à limiter au maximum la souffrance des animaux (anesthésie, analgésie, suivi attentif des animaux tout au long des différentes procédures). Des points limites ont été définis : 1) Perte de poids supérieure à 20% du poids initial ; 2) Signes de souffrances (posture de prostration ou léthargie, comportement ou apparence anormaux, présence de lésions, absence de toilette…) sans amélioration pendant plus de 24h. Si un de ces points est atteint au cours du protocole, les animaux concernés seront euthanasiés.

Choix des espèces

L’espèce utilisée permet d’utiliser le moins d’animaux possible pour atteindre les objectifs du projet. De plus, la littérature indique qu’elle est celle qui fournit les résultats les plus satisfaisants et qu’elle est la moins susceptible de ressentir de la douleur, de la souffrance, de l'angoisse ou de subir des dommages durables dans les conditions de la procédure expérimentale. Nous utilisons le plus souvent la souris car elle est à l’origine d’un grand nombre de données dans la littérature et qu’il existe un nombre important de modèles de souris mutantes et transgéniques ciblant des protéines d’intérêt dans la régulation de la fonction rénale. Les traitements pharmacologiques débuteront sur des souris âgées de 4 à 6 semaines quel que soit le génotype. A ces âges, les reins sont pleinement développés et les souris ne présentent aucune altération détectable de protéinurie ou d’urémie (critères de détérioration de la fonction rénale). Les traitements seront poursuivis durant 8 à 10 semaines avant euthanasie.

1 926 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une greffe de tumeur sous la peau, des injections de lymphocytes et d'anticorps, des gavages et des prélèvements de sang, pour étudier l'épuisement des lymphocytes T anti-tumoraux. Le porteur indique ne prévoir aucun analgésique ni anti-inflammatoire, y compris morphinique, au motif qu'ils interféreraient avec l'inflammation étudiée. Il affirme que la complexité de l'environnement tumoral ne peut être reproduite in vitro et impose un organisme intégré.

Objectifs

En France le cancer représente la première cause de mortalité, c’est pourquoi de nombreuses stratégies thérapeutiques ont été mises en place pour un meilleur traitement des cancers parmi lesquelles se trouve l’immunothérapie. L’immunothérapie repose notamment sur l’utilisation de lymphocyte T (LT) modifiés génétiquement (Cellules chimeric-antigen-receptor T ou CAR-T) et sur l’utilisation d’anticorps dans le but de redynamiser les LT anti-tumoraux fonctionnellement “épuisés” qui ont perdu leur capacité à tuer les cellules tumorales. Le phénomène d’épuisement lymphocytaire est un obstacle majeur pour l’efficacité des réponses immunitaires contre le cancer et constitue la cible principale des nouvelles immunothérapies du cancer. Ce projet vise à une meilleure compréhension des mécanismes qui régissent le phénomène d’épuisement des LT dans des modèles de tumeurs implantées et en particulier du rôle joué par deux régulateurs de l’expression des gènes appelés Id2 et Msc. En effet nos résultats préliminaires suggèrent que ces deux molécules pourraient réguler l’épuisement des LT anti-tumoraux. Les objectifs de ce projet de recherche consistent à : 1.) Évaluer le potentiel thérapeutique sur la croissance tumorale de la manipulation de l'expression de Id2 et Msc dans les LT anti-tumoraux. 2.) Déterminer si et comment Id2 et Msc contrôlent le programme génétique d’épuisement des LT.

Bénéfices attendus

Les résultats attendus de ce projet contribueront à l’optimisation de nouvelles approches thérapeutiques visant à améliorer l’efficacité des immunothérapies contre le cancer et aussi potentiellement pourraient permettre la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques.

Procédures

Les souris subiront 1 injection sous-cutanée sur le flanc d’une lignée tumorale (mélanome, Lymphome, adenocarcinome) ou dans le coussinet graisseux mammaire (lignée tumorale mammaire), une injection intraveineuse de lymphocytes T, des injections intrapéritonéales d'anticorps (1 injection tous les 3-4 jours pour un maximum de 4 semaines), des gavages (1 par jour pour un maximum de 4 semaines) et des prélèvements de sang mandibulaire (1 par semaine-maximum de 3 semaines). Toutes les injections ne durent que quelques secondes et s'effectuent sur animaux anesthesiés à l'exception des injections intrapéritonéales et des gavages qui s’effectuent sur animaux vigiles.

Impact sur les animaux

Les souris subiront des injections intrapéritonéales, sous-cutanées, intraveineuses et des gavages ainsi que des prélèvements de sang. Ces manipulations peuvent potentiellement induire un stress, une angoisse ou un inconfort et/ou une douleur de faible intensité et de manière très transitoire (secondes) . Certaines tumeurs sous-cutanées peuvent se nécroser dans ce cas les animaux sont euthanasiés, occasionnellement les animaux peuvent subir une perte de poids. La thérapie ICB peut induire un peu de diahrée et une perte de poids transitoire. Dans le cas des tumeurs mammaires des métastases pulmonaires peuvent être observées à un temps tardif pouvant engendrer un deficit d'oxygénation.

Devenir

Tous les animaux intégrés dans chaque procédure expérimentale seront mis à mort en fin d’étude afin de prélever les organes nécessaires aux analyses.

Remplacement

Le recours à l’expérimentation animale dans le cadre de cette étude se fait après de nombreuses études in vitro dans des modèles cellulaires. Le principe de remplacement n’est pas applicable à ce projet car les études in vitro ne reproduiraient pas l’ensemble des voies impliquées dans des modèles physiologiques intégrés et par conséquent ne permettent pas l’obtention de résultats scientifiques exploitables et pertinents de cette pathologie humaine. L’utilisation de modèles expérimentaux intégrés est essentielle à ce projet. En effet, l’environnement tumoral et l’organisation tri-dimensionnel de la tumeur sont des paramètres clés qui régulent le recrutement, l'activation et les fonctions des LTs anti-tumoraux. A ce jour, cette complexité ne peut être entièrement reproduite in vitro. De même les différents acteurs du système immunitaire, cellules dendritiques et cellules T patrouillent par voie sanguine dans l’ensemble de l’organisme et leur recrutement dans la tumeur est défini par l’anatomie de la tumeur. Cette régulation de l'adressage tissulaire des cellules immunitaires, n'est à ce jour pas reproduit fidèlement par les systèmes de microfluidique.

Réduction

Les expériences sont organisées de manière à réduire au maximum le nombre d’animaux. Afin de réduire le nombre d'animaux nous utilisons des modèles de tumeurs transplantées robustes dans des conditions expérimentales optimisées pour une prise de tumeur chez plus de 90% des animaux. Nous avons également pu valider certaines approches expérimentales in vitro permettant d’optimiser l’utilisation des animaux. Afin d’assurer la fiabilité de nos résultats, nous travaillerons avec des groupes tests et contrôles d’au minimum 5 animaux et répéterons nos experiences 3 fois. Le nombre d’animaux utilisés correspond dans nos expériences et dans celles des groupes travaillant sur des modèles équivalents au nombre minimal permettant une interprétation sans ambiguïté des résultats. Ceci garantira la valeur statistique de l'étude en intégrant les variations expérimentales et les variations inter-individus. Les tests statistiques varient suivant les expériences et sont réalisés avec le module statistique de Prism.

Raffinement

Le bien-être de l’animal est un facteur de variabilité expérimentale. Nous prenons ceci en compte grâce au suivi rapproché quotidien des animaux par le personnel de la zootechnie qui évaluera leur état général (toilettage, mouvements), l’enrichissement de leur environnement et le respect de l’aspect social du groupe (pas d’isolement ni de changement de cage); et tous les deux jours-trois jours par l'expérimentateur qui vérifiera leur poids et apportera une aide à l’alimentation en cas de besoin (ajout dans la cage d'aliment et d'eau sous forme de gelée (gel-diet et water-gel)), et qui évaluera le développement de la tumeur, et l'état de santé globale des animaux (comportement, prostration, plaies) . L’expérimentation sera arrêtée en cas de dégradation trop importante de la santé d’un animal selon les points limites d’arrêt de la procédure définis en accord avec le comité local de suivi du bien-être animal (SBEA) pour limiter la douleur, la souffrance ou l’angoisse de l’animal. Si immédiatement après ou le lendemain d’un gavage ou d’une injection s.c., i.p. ou i.v., un animal cesse de s’alimenter et devient prostré, il sera euthanasié. Le projet ne prévoit pas l’utilisation d’analgésiques ou anti-inflammatoires, car ils risquent d’interférer avec les processus inflammatoires au cours de notre expérimentation. Même les anti-douleurs de type morphinique ont des propriétés immunomodulatrices.

Choix des espèces

La possibilité de générer des modèles soit sur-exprimant (transgénèse) soit déficient (KO) pour une molécule d’intérêt font des souris un modèle de choix pour mieux comprendre les interactions entre le système immunitaire et les tumeurs naissantes. Par ailleurs, les modèles murins pré-cliniques ont montré leur pertinence dans la découverte et le développement de nouvelles immunothérapies. La disponibilité d'anticorps spécifiques d'un nombre conséquent de molécules permet d'analyser finement les différentes composantes du sytème immunitaire et de leur environnement par cytométrie en flux ou par imagerie. De plus, nombre de ces anticorps sont des agonistes ou antagonistes des voies de signalisations induites par ces récepteurs, ils peuvent donc être utilisés afin de moduler le système immunitaire ou de préciser les mécanimes impliqués dans le processus biologique étudié. Des souris adultes, agées de 2 mois seront utilisées afin de pouvoir étudier les effets des manipulations sur un système immunitaire mature. Les souris sont considérées comme adultes entre 6-8 semaines d’âge. Avant toute procédure elles auront une semaine d’acclimatation.

212 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une injection dans la veine de la queue puis une série de prélèvements de sang répétés sur animal vigile, échelonnés sur vingt-huit jours, pour suivre le devenir sanguin de candidats médicaments anticancéreux. Le porteur indique que le micro-échantillonnage réduit le volume de sang prélevé et le nombre de souris. Il affirme qu'un "organisme entier" et vivant est "nécessaire" et qu'aucune alternative ne peut remplacer la souris.

Objectifs

Ce projet vise à déterminer les données de pharmacocinétiques, c’est à dire le devenir du médicament dans le sang, au cours du temps. Ces données pharmacocinétiques sont nécessaires afin d’analyser le comportement des candidats médicaments dans la circulation sanguine. Ces études permettront d’évaluer au mieux les doses et les fréquences à utiliser pour les études d’efficacité antitumorale et de tolérance qui seront également effectuées sur des modèles souris. Ces composés ayant une efficacité comparable entre humains/souris, les résultats de pharmacocinétique (projet actuel), d’efficacité et de tolérance seront objectivables entre l’humain et le modèle souris et serviront, à terme, de définir les modalités d'administration du médicament (dose et fréquences), lors des premiers essais cliniques. Une méthode de micro-échantillonage (prélèvement d’un échantillon de volume faible par le biais d’un dispositif adapté) sera utilisée afin d’améliorer la significativité de ces études, tout en réduisant le nombre d’animaux nécessaires en prélevant beaucoup moins de volume sanguin et à des fréquences adéquates.

Bénéfices attendus

La pharmacocinétique de composés thérapeutiques est un élément essentiel pour analyser le comportement des candidats médicaments dans la circulation sanguine. Ces études permettront de modéliser au mieux les doses et les fréquences à utiliser pour les études d’efficacité et de tolérance et permettront, à terme de déterminer les doses et fréquences des premières études cliniques chez l’Homme.

Procédures

1/ Après une semaine de stabulation, les souris seront pesées et numérotées vigiles par poinçonnement auriculaire. 2/ Une contention suivie d'une injection/prélèvement sur animal vigile sont prévues sur chaque animal : - lors de l’injection par intraveineuse dans le veine caudale des candidats médicaments (t-0). - Lors de chacun des prélèvements dans la veine caudale et échantillonnage par microcapillaire (10min, 1h, 6h, 24h, 72h, 3 jours, 7 jours, 14 jours, 21 jours et 28 jours).

Impact sur les animaux

1/ La contention et les injections/prélèvements induisent un stress de l’animal durant plusieurs minutes (pendant et suivant l’acte). 2/ les injections/prélèvements induisent un stress et une douleur de type modérée durant plusieurs secondes (pendant l’acte). Note : Les composés de cette classe thérapeutique, injectés à cette dose sont parfaitement tolérés dans la littérature et n'induisent pas d’évènements indésirables à cette dose. Ces derniers seront néanmoins surveillés lors de chaque manipulation.

Devenir

Les animaux ayant atteint un point limite par rapport à la grille de score, ainsi que l’ensemble des animaux à l’issue de la procédure, seront euthanasiés.

Remplacement

S’agissant d’analyses pharmacocinétiques, un organisme entier et vivant est nécessaire afin d’obtenir des résultats représentatifs et robustes. De plus, les candidats médicaments étudiés dans ce projet se comportant de façon identique dans la souris comme chez l’humain (cible exprimée de la même façon et sans mutation entre les deux espèces), aucune alternative ne peut se substituer à un modèle souris.

Réduction

Le procédé de micro-échantillonnage lors des prélèvements sanguins permet d’obtenir l’ensemble des valeurs pour un même animal en ne lui prenant que de très faibles quantités de sang. Le nombre d’animaux utilisés est ainsi considérablement réduit par rapport à un prélèvement sanguin classique et les variations inter-individus sont également mieux maitrisées. Ainsi, seuls 4 animaux par groupe seront nécessaires pour ces expériences. Une majoration de 10% sur ce nombre d’animaux est appliquée en cas de problèmes non anticipables afin de ne pas mettre en péril les résultats de cette expérience.

Raffinement

Les animaux seront hébergés par groupe sociaux de 4 à 5 dans des cages transparentes et aux dimensions adaptées avec un accès à l’eau et à la nourriture à volonté ainsi qu'un enrichissement de l’environnement (coton pour nidification, tunnels, bâtons à ronger, ou équivalents). Avant la mise en place du protocole, les souris seront acclimatées pendant une période d’une semaine afin de limiter leur stress. Afin de de mettre en évidence tout signe de souffrance ou d’évènements indésirables pouvant provenir du traitement, les animaux seront suivis quotidiennement et avant chacun des prélèvements (10 min, 6h, 1 jour, 3 jours, 7 jours) puis deux fois par semaine jusqu’à la fin de l’expérience. Les animaux seront également pesés avant le traitement, puis 1 jour, 3 jours, 7 jours post-traitement, puis deux fois par semaine jusqu’à la fin de l’expérience. Les animaux seront euthanasiés à la fin du dernier prélèvement (à 28 jours post-traitement). Une grille de score suffisamment prédictive et adaptée à l’étude, permettra d'éviter la souffrance des animaux avec une surveillance physiologique et comportementale. Un système de surveillance sera mis en place avec l’EU pour le suivi des animaux nécessitant une surveillance accrue les autres jours, y compris le WE.

Choix des espèces

Les études pharmacocinétiques nécessitent d’être effectuées dans un organisme vivant. La souris est une espèce animale à la fois petite et bien caractérisée pour ces études (permettant de transposer ces données chez l’Homme). En plus, les données d’efficacité anticancéreuses et de tolérances seront également générées sur cette espèce animale afin de déterminer au mieux les doses cliniques à injecter de ces candidats médicaments. Des souris de souche CD-1 seront utilisées car plus massive et bien adaptée à ces expériences nécessitant des prélèvements répétés. Ces animaux seront inclus en expérience à des âges de 8-9 semaines. A cet âge-là, les animaux sont adultes avec un système immunitaire et des organes matures permettant une pharmacocinétique pertinente par rapport au type de thérapies utilisées dans ce projet.

510 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une greffe de cellules tumorales sous la peau puis des injections répétées, intratumorales, intramusculaires ou intrapéritonéales, et des gavages sur animal vigile, pour tester des immunothérapies contre des tumeurs rhabdoïdes de l'enfant. Les retombées annoncées pour les patients restent formulées comme des perspectives de soins cliniques. Le porteur affirme que l'étape chez la souris est "indispensable" pour évaluer l'efficacité de ces traitements avant une application humaine.

Objectifs

Les tumeurs rhabdoïdes (RT) sont des cancers rares mais très agressifs, qui touchent les nourrissons et les jeunes enfants, et se développent dans une grande variété d'organes, tels que le rein, le foie et le cerveau. L'agressivité de ces tumeurs nécessite aujourd'hui des traitements chirurgicaux, de chimiothérapie et de radiothérapie très intenses, qui ne sont efficaces que pour une minorité de patients et sont associés à des effets secondaires très graves. Ce scénario démontre un besoin urgent de développer des thérapies innovantes. Il a été récemment démontré que l'immunothérapie, un traitement qui renforce les défenses immunitaires naturelles de l'organisme, peut améliorer le contrôle tumoral d'un grand nombre de cancers. Cependant, elle n'a pas été testée sur les RT car, jusqu'à récemment, on pensait que ces tumeurs étaient invisibles pour les cellules immunitaires. Nos résultats préliminaires suggèrent que les RT peuvent être reconnues par les cellules immunitaires et que certaines stratégies d'immunothérapie pourraient être efficaces dans le contrôle de ces tumeurs. Ce projet a pour but d'explorer quelles molécules de la tumeur sont reconnues par les cellules qui défendent notre corps et ainsi, de développer des immunothérapies combinatoires pour renforcer les réponses anti-tumorales sans générer des effets secondaires graves. Ce projet sera développé par une équipe multidisciplinaire qui implique des pédiatres, des bioinformaticiens, des experts en chimie et en immunologie, ce qui nous permet de disposer des meilleurs outils pour mener à bien cet objectif.

Bénéfices attendus

Ce projet permettra d’étudier les mécanismes d’action de certains traitements par immunothérapie ciblant différentes populations de cellules immunitaires et de plus, les résultats obtenus seront importants pour des applications en soins cliniques des patients atteints de ce cancer rare. Ils pourraient également ouvrir de nouveaux champs de recherche pour d'autres cancers pédiatriques partageant des caractéristiques similaires.

Procédures

L’ensemble des procédures vise à évaluer l’effet de traitement sur la progression tumorale, donc l’ensemble des animaux seront greffés avec des cellules tumorales par voie sous-cutanée sur animaux anesthésiés (1 fois au cours de l’expérience, durée intervention inférieure à 10 min). Puis, dans une première procédure, les animaux seront traités tous les 2 jours avec 3 injections au total par voie intratumorale ou intra-musculaire sur animaux vigiles (durée du geste inférieur à 10 sec). Dans une seconde procédure, les animaux seront traités avec un produit tous les 2 jours pour 3 injections au total par voie intratumorale (durée du geste inférieur à 10 sec), et avec un autre produit chaque jour pendant 7 jours par voie intrapéritonéale, sur animaux vigiles (durée du geste inférieur à 10 sec). Dans une dernière procédure, les animaux seront traités avec un produit tous les 2 jours pour 3 injections au total par voie intratumorale (durée du geste inférieur à 10 sec). En parallèle ils seront traités avec un autre produit 2 fois par semaine tout au long de l’expérience par voie intrapéritonéale, ou chaque jour pendant 21 jours par voie intrapéritonéale (durée du geste inférieur à 10 sec), sur animaux vigiles.

Impact sur les animaux

Les animaux sont greffés avec des tumeurs par voie sous-cutanée dont la croissance sera suivie par des mesures régulières. Les nuisances seront associées à celles d’une petite ouverture du plan cutané (

Devenir

Tous les animaux sont mis à mort pour des analyses post-mortem.

Remplacement

Ce projet découle de résultats préliminaires déjà obtenus d’une part in vivo démontrant l’efficacité d’une immunothérapie sur ce type de tumeur et d’autre part de l’analyse bioinformatique de gènes exprimés par les tumeurs et des gènes exprimés par les cellules immunitaires infiltrant la tumeur. Après ces étapes ayant permis de démontrer l’intérêt de moduler le système immunitaire pour traiter ces tumeurs, et étant donné que la tumeur interagit avec l'ensemble de son environnement in situ (plusieurs types de cellules immunitaires avec des activités parfois contraires, vascularisation, stroma…) pour se développer, l'évaluation pré-clinique des traitements est nécessaire dans un système plus physiologique représentant un organisme vivant intégré tel que la souris. Aussi, malgré le développement de méthodes alternatives auxquelles le laboratoire a eu recours grâce à la culture et aux tests fonctionnels in vitro, l’étape chez la souris est indispensable pour évaluer l'efficacité et le mécanisme d'action de ces types de traitements combinés avant d'envisager une application clinique chez l'Homme en thérapie anti-cancéreuse.

Réduction

Le nombre de souris par groupe est ajusté au minimum afin que les résultats obtenus puissent présenter une puissance statistique suffisante.

Raffinement

Les souris sont hébergées dans les conditions réglementaires et sont surveillées régulièrement dont 2 fois par semaine pour mesurer la taille des tumeurs. Une grille de score est mise en place pour évaluer de façon objective l’état des animaux Les animaux sont mis à mort lorsque les points limites énoncés dans la grille de score sont atteints. La greffe des tumeurs est réalisée sous anesthésie accompagnée de l’administration d’un anti-douleur.

Choix des espèces

La souris est une espèce de choix pour les expériences menées en thérapeutique du cancer et elle a depuis longtemps servi à l'étude de thérapies anti-tumorales, notamment car la physiologie de la souris est proche de celle de l'Homme. La connaissance complète du génome murin permet d'utiliser de nombreux outils bien caractérisés. Les souris seront utilisées à l’âge adulte afin d’avoir un système immunitaire adulte.

4 960 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles ingèrent une molécule qui endommage la barrière de l'intestin et reçoivent un agent qui provoque des tumeurs, développant diarrhée, douleur viscérale, saignements et perte de poids, avec prélèvements de sang répétés et traitements deux fois par jour. L'objet est de tester des molécules anti-inflammatoires et anticancéreuses contre les maladies inflammatoires de l'intestin et le cancer du côlon, y compris sur des souris au système immunitaire humanisé. Le porteur qualifie ces modèles d'"indispensables" tout en reconnaissant que la réponse immunitaire de la souris diffère de celle de l'humain.

Objectifs

Les deux principales formes de maladies inflammatoires de l'intestin, la rectocolite hémorragique et la maladie de Crohn, sont des troubles inflammatoires chroniques récidivants du tractus gastro-intestinal. L'étiologie est très probablement une combinaison de facteurs génétiques et environnementaux favorisant la désintégration de la barrière épithéliale intestinale et la dérégulation de la réponse immunitaire au microbiote intestinal. Rien qu'en France, on dénombre plus de 200 000 patients atteints de MICI. Les cancers de l’intestin, notamment le cancer colorectal, peuvent être associés à la forme chronique des MICI et/ou aux traitements associés. N’ayant pas de traitement efficace pour les maladies inflammatoires de l’intestin ou le cancer colorectal, de modèles pré-cliniques sont nécessaires afin de tester l’efficacité de produits candidats à visée thérapeutique. L'un des modèles les plus utilisés pour étudier les maladies chroniques de l’intestine est le modèle d'inflammation intestinale induite par le DSS (Dextran Sulfate Sodium). Afin de modéliser le cancer du colon, l’injection d’azoxymethane (AOM) associé au modèle chronique de DSS est ainsi un outil indispensable. Les modèles précliniques sont donc indispensables pour tester l'efficacité des médicaments à cet égard. Les modèles murins d’inflammation intestinales sont couramment utilisés pour l’étude de la fonction de la barrière intestinale ainsi que le microbiote. En revanche, on craint de plus en plus que les mécanismes immuno-pathogènes observés dans les ces modèles ne soient pas les mêmes que ceux que l'on pense observer chez l'homme. Nombreuses études ont démontré que la réponse immunitaire murine différencie en structure et en fonction dans des nombreux cas de celles de l’homme, ce qui peut expliquer les taux d’échec dans l’utilisation des données précliniques prometteuses en nouveaux traitements en clinique. Cette réalité inconfortable a incité un certain nombre de chercheurs à entreprendre une série d'études visant à humaniser le système immunitaire murin par le transfert adoptif de cellules progénitrices lymphoïdes ou hématopoïétiques dans une nouvelle génération de receveurs immunodéficients. Ainsi, les souris humanisées au niveau du système immunitaire permettront de comprendre l’interaction des cellules humaines dans le contexte inflammatoire au niveau intestinal et également avec les tumeurs.

Bénéfices attendus

Dans un premier temps, le projet validera les doses de DSS (Dextran Sulfate Sodium) et d'AOM (azoxymethane), avant de tester l'efficacité de nouveaux candidats thérapeutiques (anti-inflammatoires et anticancéreux) en utilisant différents modèles/stades de pathologies intestinales. En outre, ce projet évaluera ces maladies intestinales dans un modèle de souris au système immunitaire humanisé. Ces souris recevront des cellules souches humaines capables de se différencier en cellules immunitaires humaines. Il s'agit d'un modèle innovant, car peu étudié à ce jour, et qui répondra à la crainte de plus en plus exprimée vis-à-vis des modèles murins traditionnels : la réponse immunitaire humaine diffère de la réponse murine, donc les souris humanisées au niveau du système immunitaire (NXG-HIS) seront un atout comme modèle préclinique pour l'étude de ces maladies, où la composante inflammatoire et le système immunitaire jouent bien évidemment un rôle primordial. Ce modèle nous permettra également de comprendre l'interaction des cellules humaines dans le contexte inflammatoire au niveau intestinal et avec les tumeurs.

Procédures

Pour induire l’inflammation intestinale chez la souris, de l’eau de biberon contenant du DSS (Dextran Sulfate Sodium-une molécule capable d’endommager la barrière intestinale) sera donner aux animaux pendant 7 jours (modèle aigu) ou 5 jours (modèles chroniques) en 3 cycles. Pour l’induction de la tumeur au niveau du côlon, une injection d’azoxymethane (intrapéritonéale) sera donnée avant les cycles de DSS. Les animaux auront des prélèvements de sang en avant l'induction de l'inflammation intestinale ou de la tumorigenèse. Le prélèvement sera fait à la veine maxillaire (en vigile) ou au sinus retro orbitaire (sous anesthésie). D’autres prélèvements au cours de l’étude sont prévus : 1 fois après 15 jours d'intervalle pour le modèle aigu et 3 fois avec un intervalle de 12 jours entre chaque prélèvement pour les modèles chroniques. Le volume à prélever sera de maximum 10% du volume total de sang circulant de l'animal par prélèvement (64mL/kg). Les animaux seront quotidiennement traités par une des voies suivantes : orale, intraveineuse, intrapéritonéale ou sous-cutanée, deux fois par jour en respectant le volume journalier à être administré. Pour le DAI (l’indice d’activité de la maladie), les fèces seront récoltées quotidiennement (pendant 12 jours, en modèle aigu et 60 jours, en modèles chroniques) afin de vérifier la présence de sang et sa consistance. La récolte est faite par isolement de l’animal dans une cage propre et sans enrichissement, nourriture et l’eau pendant maximum 30 minutes/jour. A la fin de la phase expérimentale, les animaux seront anesthésiés et analgésiés pour un prélèvement maximal de sang par ponction cardiaque. Ensuite, les animaux seront mis à mort.

Impact sur les animaux

L’effet attendu du DSS (Dextran Sulfate Sodium) est l’inflammation intestinale qui perturbe la digestion et l’absorption des nutriments dû à l’altération de la barrière intestinale. Les effets du DSS sur la santé de l’animal seront la diarrhée, la douleur viscérale, le saignement, la perte de poids et l’apathie, principalement. Le score de l’indice d'activité de la maladie qui consiste en évaluer la perte de poids corporel, la diarrhée et le saignement) est mesuré tous les jours pendant la phase expérimentale et permettra rapidement de connaître l’avancement de la maladie et la détérioration de l’état de santé de l’animal. L’objectif du modèle est d’avoir des animaux malades, mais pas dans un état sévère d’inflammation. L’AOM (azoxymethane) est un mutagène qui induit la formation des tumeurs. Il est donc attendu que les souris perdent du poids, aient de la diarrhée, des douleurs abdominales et deviennent apathiques. On attend le développement des tumeurs au niveau intestinal, sans pour autant induire la mort des animaux. Les effets secondaires des candidats thérapeutiques à tester ne sont pas connus, ni leur nature. De ce fait, il nous est impossible de prévoir les nuisances pour les animaux. En ce qui concerne la souris humanisées et son phénotype, celui-ci n’est pas dommageable pour la souris, c’est-à-dire cela n’augmente pas la sévérité des pathologies étudiées.

Devenir

Les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure.

Remplacement

Les modèles in vitro, tels que les organoïdes intestinaux ou simplement des lignées cellulaires, ne peuvent pas mimer la pathologie dans son ensemble et dans sa complexité. En revanche, ces modèles permettent de sélectionner au préalable des molécules d’intérêt avant de passer dans un modèle pré-clinique in vivo. Ensuite, une fois les pilotes in vivo faites et le screening in vitro réalisés, des tests peuvent être fait en nombre réduit d’animaux à une quantité relevant pour garantir la puissance statistique.

Réduction

L’objectif des études pilotes prévues dans ce projet est de limiter le plus possible le nombre d’animaux dans les modèles qui seront ensuite utilisés. Pour les études pilotes, le suivi quotidien et accru des animaux permettra de sélectionner la dose de DSS (Dextran Sulfate Sodium) et d’AOM (azoxymethane) la plus juste afin d’avoir un phénotype pathologique, sans pour autant induire la mort des animaux. En revanche, dans les modèles pré-cliniques, le fait de ne pas connaître les effets indésirables des molécules à visée thérapeutique in vivo et avec l’objectif de garder la puissance statistique, la quantité d’animaux devra être augmentée de 20% par groupe.

Raffinement

Dès leur arrivée dans la zone d’exploration fonctionnelle, les animaux seront hébergés dans des conditions définies par la directive européenne 2010/63/UE et plusieurs types d’enrichissement seront mis dans les cages qui hébergent les animaux (tunnel, Aspen brick, igloo et Sizzle-Nest). L’état des animaux sera suivi quotidiennement par du personnel compétent afin de s’assurer de leur bien-être et de l’absence des points limites à savoir : la prostration ou absence de mouvement, la perte de poids supérieure à 20% du poids d’origine et la diarrhée liquide accompagnée d’un saignement accru. Si un animal présente un des points limites, il serait pris en charge par l'équipe zootechnique. Si son état ne s’améliore pas dans les 24h, les expérimentateurs compétents excluraient l’animal de l’étude et l’euthanasieront. Si l’animal présente une plaie, par exemple, des soins de nettoyage et désinfection seront effectués.

Choix des espèces

Les modèles d’inflammation intestinale par DSS (Dextran Sulfate Sodium) et le modèle de cancer du colon induit par l'AOM (azoxymethane) suivi de l'inflammation chronique induite par DSS sont très bien décrits et caractérisés dans la littérature. Pour les souris normalles, non-humanisées, la maturité sexuelle est atteint pour les mâles à 8 semaines et pour les femelles à 6 semaines. Donc, pour que les animaux soient matures, ils rentreront en étude qu'à partir de l'âge de 8 semaines. En revanche, pour les animaux humanisés, dû au processus d’humanisation, les animaux rentreront en étude à partir de 15 semaines d'âge.