Oncologie

1 310 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des femelles gestantes reçoivent chaque matin pendant six jours une injection d'alcool, et le cerveau de leur descendance est examiné par imagerie sous anesthésie sans analgésie, à trois semaines puis à six mois, avant la mort pour prélèvement du cerveau. Le porteur décrit un stress modéré et passager chez les mères et reconnaît que les nuisances fines chez les petits ne sont pas connues. Il vise à comprendre les effets de l'alcoolisation fœtale et affirme qu'un cerveau entier et en fonctionnement ne se reproduit ni in vitro ni in silico.

Objectifs

L'exposition prénatale à l'alcool (éthanol-EtOH) peut modifier les trajectoires de développement du cerveau et des déficits cognitifs, de la mémoire et du comportement. Ces symptômes induits par la consommation d'alcool de la mère pendant la grossesse sont regroupés sous le terme de troubles du spectre de l'alcoolisation fœtale (TSAF). Les TSAF sont la principale cause de retard mental non génétique dans le monde occidental. En France, 7 000 à 10 000 enfants naissent chaque année avec un TSAF, repésentant un coût sociétal estimé à 10 milliards d'euros par an. Bien que des efforts considérables aient été faits pour mieux comprendre les effets de l'exposition à l'alcool sur le développement, des questions restent en suspens. Ce projet à pour objectif de mieux comprendre les effets de l'alcool sur le développement et le fonctionnement du cerveau.

Bénéfices attendus

En comprenant mieux les effets de l'alcool sur le développement du cerveau, ce projet pourriat permettre d'envisager des traitements à plus long terme chez les enfants souffrants de troubles du spectre de l'alcoolisation fœtale .

Procédures

L'alcoolisation des mères gestantes est réalisé en fin de gestation. Pratiquement, une injection sous cutanée d'éthanol ou de solution saline (contrôle) est administrée chaque matin à des femelles gestantes pendant 6 jours de suite. Celle-ci est réalisée sous la peau dans la base du cou durant une seconde, chez des animaux vigiles. la durée de l'acte est de moins d'une minute. Le volume d’alcool injecté est quotidiennement calculé selon le poids de chaque souris gestante. Afin de mieux comprendre l'impact de l'alcool sur les développement et la physiologie du cerveau, le cerveau des souriceaux issues des mères alcoolisées sont étudiés, sous anesthésie, par une technique d'imagerie biomédicale non invasive d'une durée de 1H30 maximum. Nous ne pouvons pas réaliser l'injection d'une molécule d’analgésie car cela interfère avec les paramètres d’imagerie. Cette procédure d'imagerie est réalisée qu'une seule fois aux stades P21 et 6 mois.

Impact sur les animaux

L'injection d'alcool chez les mères par une simple piqure provoque un stress modéré et passager. Les effets de l'acool sont égalements passsagers et ne durent qu'une dizaine de minutes. L'etude du cerveau par imagerie biomédicale chez les souriceaux et réalisé sous anesthésie générale et n'induit donc aucun effet indésirable chez les animaux. Concernant les souriceaux issus de mères alcoolisées, aucun effet indésirable (stress, perte de poids, alimentation) n'est percevable ou mesurable. Aux doses utilisées, les nuisances subtiles ne sont pas connues. C’est au niveau du cerveau que nous nous attendons éventuellement à des modifications très fines qui pourraient être révélées par imagerie.

Devenir

Pour l'ensemble des analyses, tous les animaux seront euthanasiés par des procédures adéquates et réalisées par du personnel compétent. Les prélèvements de cerveaux, réalisés après euthanasie des souris, permettront d'étudier de manière approfondie plusieurs mécanismes physiologiques qui sont importants pour le développement du cerveau. L'ensemble des études permettra de mieux comprendre les effets de l'alcoolisation sur la physiologie cérébale de la descendance et de trouver des pistes thérapeutiques pour la protection du cerveau en développement suite à l'alcoolisation maternelle.

Remplacement

Notre étude s’intéresse à des caractéristiques du cerveau en activité, entier et fonctionnel, qu’il est par conséquent impossible de reproduire ex vivo (i.e., en-dehors de l'organisme), in vitro (i.e., en milieu artificiel) ou in silico (i.e., par des modèles informatiques).

Réduction

Nous avons réduit le nombre de souris utilisées au minimum nécessaire et suffisant pour valider scientifiquement notre étude du point de vue de l’analyse statistique

Raffinement

Les mères et les souriceaux sont hébergés dans des cages enrichies en essuie-tout pour qu’elles puissent y faire leur nid. Une surveillance visuelle quotidienne et un suivi clinique (3 fois par semaine) seront réalisés dans le calme pour limiter au maximum le stress des animaux. Pendant les protocoles nécessaires pour étudier le cerveau, les animaux seront anesthésiés et surveillés. Nous ne pouvons pas réaliser l'injection d'une molécule d’analgésie car cela interfère avec les paramètres d’imagerie. Les animaux sont suivis avec une grille d'évaluation du score clinique. Des points limites prédictifs bien définis permettent d'éviter toute souffrance animale. Si l’un de ces points limites est atteint, les animaux concernés seront euthanasiés selon les méthodes réglementaires.

Choix des espèces

Le modèle souris est modèle de choix pour ces études car il possède beaucoup de caratéristiques communes avec le développement humain. Le cerveau des souris présente également de nombreuses caratéristiques communes avec la physiologie du cerveau humain. Les stades de développement choisis dans cette étude chez la souris à E17/E19 correspondent au stade gestationnel de 20 semaines chez l'humain, à P0 au stade gestationnel de 23 semaines chez l'humain, à P21 à l'âge de 15 ans chez l'humain et à P180 à l'âge de 35 ans chez l'homme. L'étude de l'exposition périnatale à l'alcool sur l'animal nouveau-né et au cours du développement cérébral jusqu'à l'âge adulte est nécessaire pour optimiser la recherche de nouveaux outils thérapeutiques. Les âges de développement choisis dans cette étude chez la souris correspondent à différents stades de développement chez l'homme (foetus, adolescent, adulte).

120 poussins vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Âgés de un à dix jours, chacun est placé huit à dix jours dans une enceinte avec environ cinq cents larves de tique qui se nourrissent de leur sang, pour étudier l'effet de bactéries symbiotiques sur le cycle des tiques. Le porteur mentionne des démangeaisons possibles et prévoit de tuer les poussins après l'exposition, au motif que des larves pourraient rester sur eux et s'échapper. Il indique que cette espèce de tique refuse tout autre mode de nourrissage en laboratoire.

Objectifs

Caractériser l'effet de microorganismes symbiotiques sur le cycle de vie des tiques (survie, reproduction, longévité, temps de développement). Pour celà, nous souhaitons maitenir en élevage une espèce de tique molle, Ornithodoros maritimus (famille des Argasidae). Cette espèce de tique est naturellement présente sur le sol français (plus généralement sur tout le pourtour Méditerranéen) et est spécifique des oiseaux de mer (Goélands notamment) sur lesquels elle se nourrit. La tique O. maritimus héberge une bactérie symbiotique, non pathogène, appelée Coxiella-like endosymbiont. Cette bactérie est génétiquement proche, mais différente, de l'agent de la fièvre Q, Coxiella burnetii. C'est justement l'effet de cette Coxiella-like endosymbiont sur les tiques que nous voulons étudier dans ce projet. Nous mesurerons ici les traits d’histoire de vie des tiques (taux de croissance, survie, fécondité, taille adulte, etc) en fonction de la présence/absence de bactéries symbiotiques.

Bénéfices attendus

Meilleure compréhension de la biologie des tiques et de leur cycle de vie, notamment des interactions entre les tiques et leurs bactéries symbiotiques, et des mécanismes moléculaires à l’origine de cette interaction. Ce projet permettra de comprendre les tiques ont besoin de bactéries symbiotiques pour se reproduire et achever leur cycle de développement.

Procédures

Les poussins seront placés dans des mésocosmes en présence de larves de tique pour une durée de 8 à 10 jours afin que celles-ci puissent se nourrir. Les poussins en seront retirés à la fin de la procédure (les larves de tiques, une fois à réplétion au terme de ces 8 à 10 jours, se détachent spontanément des poussins et se laissent tomber sur le fond du mésocosme). Aucune autre intervention expérimentale n’est prévue sur ces animaux.

Impact sur les animaux

Les poussins seront exposés aux piqures de tique dans les mésocosmes pendant 8 à 10 jours. Chaque poussin sera exposé aux larves issues de deux pontes de tique, soit environ 500 larves (une larve mesure 0.4mm environ). Le volume de sang prélevé par les larves de tique molle est inconnu, mais nous l’estimons inférieur à 0.1 µL (ce prélèvement s'étale sur une semaine entière). L'expérience du terrain sur les oiseaux de mer (poussins de goéland) indique qu'il n'y a a priori pas de risque de spoliation sanguine avec cette quantité de larves. Des démangeaisons pourraient éventuellement se manifester bien que ça n'ait pas été reporté sur les oiseaux sauvages. Par ailleurs, nous estimons que toutes les larves ne se nourrirront pas (environ 10 à 20%) pendant la durée de l'expérience. En cas de démangeaisons ou de risque d’allergie, nous retirerons les poussins concernés des mésocosmes.

Devenir

Les poussins seront euthanasiés après l'exposition aux tiques car il y a un risque que des larves de tique restent présentes dessus et puissent s'échapper.

Remplacement

Les poussins ne seront utilisés que pour le nourrissage des stades larvaires (les stades de développement ultérieurs seront nourris sur oeufs embryonnés et non sur poussin). Cette espèce de tique refuse tout autre type de nourrissage en laboratoire.

Réduction

Le nombre de poussins utilisé en expérimentation est réduit au stricte minimum. Les nombre prévus de poussin pour la durée des expériences (5 ans) est de 120. Ce nombre élevé s'explique par (1) l'utilisation unique poussin, (2) nos protocoles expérimentaux qui nécessitent le maintient séparés de deux cohortes de tique (ces cohortes diffèrent entre elles par la présence ou l'absence de bactéries symbiotiques).

Raffinement

Pour un meilleur enrichissement, nous rajouterons une suspension avec objets brillants et colorés dans le mésocosme. Un protocole de suivi des points limites d'évaluation de la souffrance et des critères d'arrêt sera mis en place.

Choix des espèces

Dans la nature, la tique Ornithodoros maritimus ne se nourrit que sur oiseaux de mer comme les goélands. En laboratoire, cette espèce accepte de se nourrir sur poule domestique. Les larves de tique acceptent facilement de nourrir sur des poussins de 1 (en début d’expérience) à 10 jours (en fin d’expérience). Le nourrissage sur poussins plus agés ou poules est plus problématique (de nombreuses larves de tiques ne se nourrissent pas).

Greffées de cellules leucémiques humaines par voie intraveineuse ou dans le fémur, les souris reçoivent ensuite, selon les études, des molécules par injection jusqu'à deux fois par semaine ou par gavage quotidien pendant quatre semaines, avec jusqu'à douze prises de sang et trois prélèvements de moelle chacune. 3 000 souris immunodéficientes vont être utilisées dans ces procédures d'un niveau de souffrance modéré, toutes tuées à l'issue. Beaucoup développent une leucémie qui, à un stade avancé, les amaigrit et les affaiblit. Des greffes peuvent aussi se faire sur des souriceaux nouveau-nés, pour étudier les leucémies de l'enfant. Le porteur annonce des points limites et des "critères d'arrêt précoces de souffrance" sans en préciser aucun.

Objectifs

Les leucémies aiguës myéloblastiques de l’enfant et de l’adolescent sont des cancers des cellules sanguines, dont le pronostic s’est peu amélioré au cours des 25 dernières années. Les taux de rechute et de survie sont respectivement d’environ 45% et 65%. Le traitement standard comprend une polychimiothérapie, parfois associée à une greffe de cellules souches hématopoïétiques pour les patients de haut risque ou en rechute. La greffe de cellules souches hématopoiétiques (CSH) est un traitement lourd, source de séquelles à long terme. Des progrès sont donc nécessaires pour réduire le taux de rechute, améliorer la survie et limiter les séquelles. L’objectif de nos études est de caractériser les mécanismes mis en jeu dans les leucémies l’enfant à mauvais pronostic. Pour tester l'efficacité de nouvelles approches thérapeutiques, il est essentiel de pouvoir travailler sur les cellules tumorales les plus proches possibles de celles présentes chez les patients afin de prendre en compte la complexité génétique des tumeurs. La xénogreffe dérivée du patient développée après transplantation de la tumeur primaire humaine directement dans divers modèles murins immunodéprimés a été utilisée largement pour modéliser différents types de cancer. En effet, ces tumeurs conservent les caractéristiques histologiques des tumeurs parentales, reflètent mieux l'hétérogénéité de l'échantillon du patient et constituent une plate-forme pour évaluer les médicaments anticancéreux (molécules pharmacologiques et immunothérapies, dans des conditions physiologiques. Le projet a également pour objectif d'identifier des approches alternatives à l’utilisation de modèles animaux pour l’étude des leucémies pédiatriques. Pour cela, nous utiliserons des modèles de cellules pluripotentes induites humaines cultivées in vitro pour caractériser les propriétés tumorales des cellules exprimant les oncogènes des leucémies issues des cellules souches en comparant les cellules obtenues in vitro et in vivo à celles provenant des patients. A terme, l'utilisation de cellues souches pourrait permettre de réduire l’utilisation d’animaux pour réaliser certaines approches exclusivement in vitro. Nous utilisons des outils statistiques permettant de définir le nombre minimal d'animaux à utiliser pour obtenir des conclusions significatives pour chaque approche.

Bénéfices attendus

L'objectif de ce projet est d'améliorer les modèles utilisés afin d'identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les patients atteints de leucémies agressives. Spécifiquement, nous attendons du projet qu'il permette : -D'amplifier des cellules leucémiques de patients afin de réaliser leur analyse moléculaire et définir l'efficacité de réponse à plusieurs molécules pharmacologiques qui seront identifiées par les analyses moléculaires. -D'identifier la trajectoire de transformation entre une cellule normale et une cellule leucémique afin de caractériser les spécificités des cellules leucémiques exprimant différents oncogènes. -De définir si des cellules souches pluripotentes induites pourraient, à l'avenir, être utilisées à la place des cellules humaines primaires et dans les approches in vitro pour réduire l'utilisation de souris. -De caractériser l'efficacité anti-tumorale d'approches précliniques, incluant certaines immunothérapies . -D'améliorer les modèles développés dans le but de réduire le nombre de souris utilisées et de définir les prérequis pour le replacement de certains modèles murins in vivo par des approches in vitro.

Procédures

Les animaux seront soumis aux interventions suivantes: -Injection intra-veineuse sous anesthésie locale de cellules: les injections sont ponctuelles (une fois par animal). Chaque injection prend quelques secondes. -Injection intra-veineuse de molécules sous anesthésie locale: injections dans le cadre de tests de traitements anti-tumoraux et pourront être biheddomadaires sur une durée de 4 semaines. Chaque injection prend quelques secondes. -Injection intra-fémorale sous anesthésie générale de cellules: les injections sont ponctuelles (une fois par animal) et chaque injection prend 3 à 5 minutes. -Gavage oral: dans le cadre de tests de traitements anti-tumoraux et pourront être journalier sur une durée de 4 semaines. Chaque gavage prend 10-20 secondes. -Prélèvement de sang sous anesthésie locale: jusqu'à 12 prélèvements par souris avec une fréquence ne dépassant pas 1 fois/semaine. Chaque prélèvement prend ~1 minute. -Prélèvement de moelle sous anesthésie générale : jusqu'à 3 prélèvements par souris avec une fréquence d'au moins 15 jours. Chaque prélèvement prend 2 à 3 minutes.

Impact sur les animaux

Les nuisances sur les animaux sont dues au développement d'hémopathies malignes. Chez les animaux qui présentent une pathologie avancée, cela se traduit par une perte de poids et un affaiblissement général. Les interventions répétées de type injection ou prélèvments de sang peuvent éventuellement occasionner rarement des hématomes ou des lésions locales. Les injections intrafémorales ou les prélèvements de moelle dans le fémur peuvent rarement occasionner des douleurs persitantes et des boîteries.

Devenir

Tous les animaux du projet sont transgéniques et seront donc euthanasiés. De plus, beaucoup développeront des maladies de type leucémie et seront euthanasiés pour analyses post-mortem.

Remplacement

L'utilisation de modèles animaux dans ce projet est incontournable pour les raisons suivantes : 1-La génération/maturation terminale des lignées hématopoïétiques à partir de cellules souches n’est actuellement pas possible par des techniques de culture exclusivement in vitro; 2-Des lignées cellulaires immortalisées et poussant in vitro ne sont pas disponibles pour la plupart des oncogènes que nous étudions. D’autre part, plusieurs études montrent que ces lignées cellulaires cultivées in vitro divergent significativement des échantillons leucémiques de patients; 3-Les approches précliniques in vivo sont indispensables pour prendre en compte la pharmacologie des composés utilisés incluant la formulation, la biodisponibilité et la détection d’éventuels effets secondaires délétères; 4-Pour mettre en place des modèles de remplacement (ex: modèles de leucémie à partir de cellules souches pluripotentes induites), il est indispensable avant tout, de démontrer que les cellules obtenues par cette approche sont capables de reproduire in vivo des leucémies proches de celles observées chez les patients.

Réduction

De nouvelles lignées de souris immunodéficientes sont développées régulièrement par d'autres laboratoires et certaines sont rapportées comme ayant un taux de greffe des cellules hématopoïétiques humaines supérieur et donc permettant de réduire le nombre d'animaux utilisés pour ces approches. Nous comparerons l'efficacité de ces modèles à celui du modèle de référence pour la prise de greffe de nos échantillons leucémiques afin de sélectionner le modèle qui permettra de réduire le nombre de souris utilisées pour les greffes primaires. Des méthodes statistiques seront utilisées pour déterminer précisément le nombre d'animaux nécessaire et suffisant et pour analyser les résultats. Au cours des années passées, nous avons identifié un modèle plus réceptif aux greffes de cellules hématopoïétiques primaires ou issues de cellules souches pluripotentes induites. Nous utilisons donc maintenant régulièrement cette souche qui permet de réduire le nombre de souris utilisées. Nous poursuivrons la comparaison avec de nouvelles souches de souris immunodéficientes qui deviendraient disponibles au cours du projet. Dans le cas où elles montreraient une efficacité, nous serons donc amenés à utiliser de nouvelles lignées et à diminuer le nombre d'animaux utilisés.

Raffinement

Les animaux seront suivis quotidiennement pour observer leur comportement, et dès l'apparition d'un signe de douleur, les animaux recevront un traitement analgésique. Toutes les procédures sont réalisées sous anesthésie générale ou locale pour limiter la douleur et le stress des animaux. Les injections seront réalisées après anesthésie locale. Les animaux seront hébergés en groupe dès leur réveil et recevront nourriture et boisson ad libitum. Des point limites adaptés et des critères d'arrêt précoces de souffrance ont été définis et seront strictement appliqués. Afin de réduire l’invasivité des prélèvements, nous introduisons des rapporteurs luminescents dans les cellules humaines utilisées pour les approches précliniques afin de pouvoir suivre la prise de greffe et l’efficacité des traitements par des approches d’imagerie corps entier sans prélèvements (ex: sang ou moelle) permettant une meilleure quantification de l'efficacité globale du traitement.

Choix des espèces

Les souris représentent une espèce relativement facile à élever qui permet l’obtention de résultats rapides du fait de leur temps de génération réduit. Elles possèdent un système hématopoïétique proche de celui de l’homme. Pour cette étude, nous utilisons des souris immunodéficientes, car ces souris permettent une prise de greffe efficace de cellules humaines, avec un risque de rmaladie du greffon contre l'hôte réduit et peuvent être utilisées pour les approches précliniques. Par le passé, nous avons contribué à des approches précliniques pour un composé qui ont conduit à des phases cliniques. Ces modèles sont également utiles pour le test d'immunothérapies. Nous utiliserons des souris adultes entre 6 et 10 semaines pour avoir des tests efficaces et reproductibles. Pour l'étude des pathologies de l’enfant, des article récents montrent l’importance d'utiliser des souris receveuses nouveau-nés. Ainsi, nous pourrons transplanter les cellules soit dans des receveurs nouveau-nés ou adultes pour comprendre l'importance de l'âge de l'organisme lors du dévéloppement des leucémies retrouvées chez l'enfant.

448 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent sous anesthésie des injections d'ADN dans un muscle suivies d'une électroporation, puis sept prises de sang en un mois sur animal vigile, pour mettre au point une méthode faisant produire une protéine par les cellules musculaires. Le porteur indique que les injections et les prélèvements peuvent provoquer des douleurs et des hématomes, et prévoit la mort de toutes les souris pour analyser leurs muscles. Il présente cette mise au point comme une étape vers des biomédicaments destinés aux animaux domestiques.

Objectifs

Le présent projet vise à développer une méthode permettant de faire exprimer par un muscle une protéine d’intérêt à partir d’un plasmide contenant sa séquence codante. Le plasmide est injecté dans les cellules musculaires de souris afin d’induire une sécrétion à une dose supérieure ou égale à la dose minimale efficace. Le projet se focalisera sur des protéines de types anticorps, à longue durée de vie, puis un peptide, la kisspeptine, à plus courte durée de vie, impliqué dans le contrôle de la reproduction. L’objectif est donc double : 1/ mettre en place une méthode d’expression de protéines par les cellules musculaires et 2/ induire une expression qui soit suffisante pour être détectée dans le sang des animaux et agir sur des cibles présentes à distance des muscles. Ce projet fait suite à de nombreux tests cellulaires de vérification de la fonctionnalité des plasmides ADN utilisés. Sa réussite ouvrira la voie à des études plus approfondies et à visée thérapeutique chez des espèces domestiques.

Bénéfices attendus

Une fois abouti, le présent projet a pour vocation de mettre en place une méthode de production de biomédicament par les cellules musculaires d’un muscle de souris via l’injection d’un vecteur ADN. Celle-ci ouvrira de nombreuses perspectives thérapeutiques intéressantes et notamment, dans notre cas, pour les animaux domestiques.

Procédures

Les animaux de cette étude seront soumis à des injections intramusculaires et de l'éléctroporation sous anesthésie générale (d'une durée inférieure à 10 minutes). Afin de réaliser un suivi de l'expression des protéines exprimées suite à l'injection, 7 prélèvements de sang de quelques secondes seront réalisés sur animaux vigiles sur une période de 28 jours.

Impact sur les animaux

Les procédures employées dans notre projet emploient des injections intramusculaires, d’ADN complexé ou non à un transfectant pouvant potentiellement induire des douleurs. Des prises de sang seront également réalisées et peuvent provoquer des douleurs, ou encore des hématomes aux lieux de ponctions.

Devenir

Afin de réaliser des marquages et des études poussées sur les muscles de nos animaux, ceux ci seront euthanasiés suite à l'injection d'un mélange anesthésique à l'issu de chaque procédure

Remplacement

Une première sélection des meilleurs plasmides d’expression a été réalisée en amont sur des modèles de cultures cellulaires. L’étude de la production de nos protéines d’intérêt par un tissu musculaire et sa sécrétion dans la circulation sanguine générale n’a, à l’heure actuelle, pas de méthode de remplacement qui permet de suivre l’effet des silençage épigénétique et immunitaire.

Réduction

Notre protocole expérimental a été mis en place de sorte à réduire au maximum le nombre d’animaux utilisés. La première mesure de réduction a été d’utiliser des vecteurs exprimant des protéines qui sont détectables dans la circulation sanguine et pouvant être dosées. De cette façon, les animaux ne seront pas euthanasiés à chaque temps d’observation pour étudier l’expression du vecteur et celle-ci pourra être suivie au cours du temps sur un seul et même animal. C’est donc un double bénéfice au niveau scientifique et au niveau de l’utilisation d’animaux. La seconde mesure de réduction consistera à effectuer un premier tri de notre collection de vecteurs plasmidiques sur des systèmes cellulaires, ce qui a permis de réduire de façon significative le nombre de tests sur animaux.

Raffinement

Les animaux utilisés dans cette étude sont élevés dans les conditions d'élevage classique, dans des cages en présence d'enrichissement. De plus, les animaux seront visités au moins une fois par jour permettant l'habituation de l'animal à l’expérimentateur et un suivi du bien-être des animaux. Une attention toute particulière sera portée au comportement et l'apparence des souris et celles ci seront pesées tous les jours pendant 3 jours après les injections intramusculaires, injections ou prises de sang puis tous les 2 jours jusqu'aux prochains prélèvements sanguins. Ce suivi permettra d'évaluer le bien-être des animaux et de décider de l'euthanasie ou le soulagement de la douleur des animaux suivant le stade d'atteinte des points limites (soulagement de la douleur en cas de dégradation d’un critère de comportement et d’apparence, euthanasie en cas d’atteinte du seuil critique de perte de poids et/ou dégradation de plus de deux critères de comportement et d’apparence). Afin de réduire le stress lié aux prélèvements de sang et permettre l'habituation des animaux à cette procédure, un morceau de cookie sera apporté aux animaux après chaque prélèvement sanguin. De plus, lors des chirurgies, des traitements anesthésiques et analgésiques seront apportés aux animaux pour réduire leur douleur au maximum.

Choix des espèces

Le projet emploie la souris qui est un modèle de petite taille possédant donc de petits muscles. Pour une mise au point comme c’est le cas dans notre projet, l’approche est ainsi facilitée. Enfin, la souris est un modèle très largement employé dans la littérature pour ce genre d’étude, les connaissances associées sont donc très nombreuses et nous permettent donc d’être plus précis sur certains aspects techniques, réduisant ainsi le nombre d’animaux à utiliser. La méthode mise en place dans ce projet a pour vocation de faire produire nos protéines d’intérêt dans un système complètement fonctionnel et développé. Les animaux employés seront donc post pubères et adultes.

420 souris mâles vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent une greffe sous-cutanée de cellules cancéreuses colorectales puis jusqu'à dix-huit injections dans l'abdomen sur deux semaines, pour tester si la nortriptyline ou le blocage de l'interleukine-23 rend la tumeur plus sensible à une chimiothérapie et à une immunothérapie. Le porteur précise que les souris sont maintenues sans traitement antidouleur pour ne pas fausser la réponse inflammatoire, tout signe de souffrance entraînant leur mise à mort. Il présente une régression complète de la tumeur comme un résultat probable et affirme que l'effet sur le microenvironnement tumoral ne peut être modélisé in vitro.

Objectifs

Ce projet vise à démontrer le rôle de l’accumulation de lipides et de son inhibition par la nortriptyline ou par le blocage de l’IL-23 dans la sensibilisation à la chimiothérapie 5-Fluorouracil et à l’immunothérapie anti-PD-L1 dans le cancer colorectal.

Bénéfices attendus

L’agent anti-cancéreux 5-FU perd de son efficacité avec l’accumulation induite de gouttelettes lipidiques intracellulaires et pourrait limiter également l’action favorable de l’immunothérapie anti-PD-L1 par l’induction de ces gouttelettes lipidiques limitant l’action du système immunitaire anti-tumoral. La prévention de l’accumulation des gouttelettes lipidiques par l’inhibition de la capture de lipides extracellulaires à l’aide de la nortriptyline ou l’anti-IL23 améliorerait l’efficacité du traitement 5-FU et de l’immunothérapie anti-PD-L1 conduisant probablement à une régression tumorale complète avec un traitement combinant ces trois molécules.

Procédures

Les souris seront soumises à une unique injection sous-cutanée de cellules cancéreuses et à des injections intrapéritonéales tous les 3 jours pendant 2 semaines.

Impact sur les animaux

Les injections IP répétées (avec au maximum 18 injections sur deux semaines) peuvent entraîner un stress chez les souris vigiles au moment de la contention. La transplantation en sous-cutanée des cellules se fera sur souris anesthésiée à l’isoflurane. Tout autre effet indésirable conduira également à la mise à mort de la souris (nécrose tumorale, changement de comportement ou d’apparence). Les animaux seront suivis quotidiennement et une prise de poids (deux fois par semaine) sera effectuée.

Devenir

Après transfert des cellules cancéreuses par transplantation sous-cutanée, les souris seront traitées pendant deux semaines et maintenues en cage à l’animalerie avec un suivi quotidien. Elles seront ensuite mises à mort.

Remplacement

L'utilisation de ce modèle murin de cancer est nécessaire car l’effet du blocage de la capture de lipides extracellulaires pourrait moduler l’activité de l’ensemble du microenvironnement tumoral et notamment celle du système immunitaire qui ne peut être modélisée in vitro. De plus, les similarités physiologiques et métaboliques entre la souris et l'Homme permettront de transposer les résultats obtenus à la situation des patients atteints de cancer.

Réduction

Pour limiter le nombre d'animaux utilisés, nous avons déterminé l'effectif nécessaire par groupe en s'appuyant sur notre expérience antérieure en prenant en compte la variabilité interindividuelle et à l'aide d'un outil statistique prédictif permettant d’obtenir un résultat fiable et analysable.

Raffinement

Les souris soumises à cette procédure expérimentale seront maintenues en groupe pour favoriser la socialisation et placées dans un environnement calme avec enrichissement structural du milieu permettant la construction de nid. Les souris seront maintenues sans traitement antalgique pour ne pas interférer avec la réponse inflammatoire et éviter des modifications de croissance tumorale. Elles seront surveillées quotidiennement et tout signe de douleur ou souffrance conduira à leur mise à mort. Au total, 420 souris mâles seront utilisées.

Choix des espèces

Du point de vue scientifique, la souris reste le modèle de choix dans l’étude de la carcinogenèse par sa proximité avec la physiopathologie chez l’Homme. En outre, les souches consanguines de souris, telle que la souche C57Bl6 ou Balb-C a un phénotype homogène, ce qui permet d’identifier plus facilement les effets induits par les manipulations expérimentales. Des souris mâles âgées d’au moins 8 semaines seront utilisées pour une prise tumorale homogène et faciliter l’injection des cellules cancéreuses.

120 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent des injections répétées d'un traceur radioactif, par voie intrapéritonéale à l'état vigile et par voie intraveineuse sous anesthésie, suivies de séances d'imagerie jusqu'à huit fois par animal. L'objet du projet n'est pas thérapeutique mais consiste à comparer deux appareils d'imagerie, dont un prototype de TEP haute résolution dédié à la souris. Le porteur affirme qu'un tel appareil doit être testé sur l'"organisme entier" et que la modélisation mathématique ne peut remplacer la "vérité terrain" sur le cerveau.

Objectifs

Le projet vise à comparer 2 systèmes d’imagerie : le système d’imagerie actuellement utilisé au sein du département d’imagerie préclinique dédié rats et souris versus un prototype d’imagerie TEP (Tomographie d'émission de positons), Haute résolution dédié exclusivement à la souris. Le prototype est en développement et des études in vitro ont été réalisées. Les résultats sont très encourageants, il est donc nécessaire de le tester sur l’animal vivant (organisme entier) pour objectiver l’impact du gain en résolution et en sensibilité des images. En effet, l’optimisation de la qualité des images est un enjeu majeur dans la compréhension des mécanismes sains et pathologiques associés au système nerveux central. Un système d’imagerie plus performant nous permettra de raffiner nos connaissances sur l'étiologie de certaines pathologies cérébrales et ainsi d’ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques dans la prise en charge de ces pathologies.

Bénéfices attendus

Ce projet qui consiste en la validation d’un nouveau système d’imagerie haute résolution chez la souris nous permettra d’obtenir des résolutions optimales dans le cadre de nos activités de recherche relative à l’exploration cérébrale. En effet, nos thématiques de recherche ciblent en majeur partie des études portant sur le système nerveux central des rongeurs. Actuellement, nous travaillons sur des modèles rats et souris avec un système d’imagerie dont la résolution est autour du millimètre, il est donc plus aisé de travailler sur des modèles rats de par la taille. Cependant, une grande partie des modèles animaux de pathologie du système nerveux central sont des modèles souris. L’optimisation de la résolution mais aussi de la sensibilité et de la qualité des images fournies par nos systèmes d’imagerie est un enjeu majeur dans la compréhension des mécanismes impliqués dans les différentes pathologies du système nerveux central. En effet, un système d’imagerie plus performant nous permettrait de raffiner nos connaissances sur l'étiologie de certaines pathologies cérébrales. Nous espérons que ce système nous apportera des informations complémentaires pour mieux comprendre le métabolisme cérébral basal (animal sain), les mécanismes pathologiques impliqués dans la neuroinflammation et appréhender la sensibilité de ce nouveau système en terme de quantification des images. Ceci, nous permettra de raffiner nos connaissances sur ces pathologies cérébrales et, potentiellement, d’ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques dans la prise en charge des pathologies du système nerveux central.

Procédures

Etape 1: Injection intrapéritonéale en vigile: 8 fois en tout, 2 min/souris – injection intraveineuse sous anesthésie gazeuse: 6 fois – Imagerie 30 min sous anesthésie gazeuse, 8 fois/animal Etape 2: Injection intraveineuse sous anesthésie gazeuse: suivi d’une imagerie de 60 min, 8 fois/animal Etape 3: Injection intraveineuse sous anesthésie gazeuse suivi d’une imagerie de 60 min, 3 fois/animal injection intrapéritoneale, vigile, 1 fois/par animal.

Impact sur les animaux

La contention nécessaire à l’induction de l’anesthésie rajoute un stress supplémentaire. Une douleur au point d’injection du traceur radioactif ou des traitements pharmacologiques en intrapéritonéal peut être ressentie quelques heures. Un hématome associé avec une douleur au niveau de la queue à la pose ou au retrait du cathéter peut apparaitre.

Devenir

Tous les animaux seront euthanasiés à l’issue du projet et les cerveaux seront prélevés pour des analyses immunohistochimie et métabolomiques.

Remplacement

Les études réalisées in vitro sont très encourageants. A ce stade, il est impératif d’étudier ce nouveau système d’imagerie sur l’organisme vivant entier. Ce type d’étude ne peut être substitué par une modélisation mathématique car l’objectif final est d’obtenir la vérité terrain sur le cerveau qui intègre l’environnement vasculaire cérébral et ainsi la distribution systémique du radiotraceur au sein du système nerveux central.

Réduction

Afin de réduire au maximum le nombre d'animaux, les animaux seront imagés plusieurs fois. A partir des images individuelles acquises pour chaque radiotraceur, les images seront générées afin de pouvoir réaliser des analyses statistiques appropriées pour ce projet pour comparer les différents groupes. Le nombre d’animaux dans cette étude est dictée par des études antérieures menées au sein de notre laboratoire qui ont montré qu’un effectif de n=12 par groupe et par imageur est nécessaire pour répondre à nos objectifs. Nous prévoyons d’inclure un effectif de 15 animaux/groupe de chaque sexe (afin d’assurer un minimum de 12 animaux à exploiter).

Raffinement

Après la phase d’acclimatation, les animaux seront habitués à la salle d’expérimentation pour diminuer leur stress. Ils seront hébergés en groupe avec présence d’enrichissement (bâton à ronger, papier absorbant, maison ou tube en plastique). Les souris seront observées une à deux fois par jour. Toutes les stratégies d'analgésie, d'anesthésie et de soin seront mises en œuvre pour réduire au maximum tout inconfort qui pourrait être induit par les procédures. Une protection oculaire sera appliquée. L’animal sera maintenu durant toutes les expérimentations d’imagerie sur tapis chauffant. Nous assurerons une surveillance accrue du rythme respiratoire et de la température corporelle de l’animal chaque jour d’expérimentation jusqu’au réveil complet.

Choix des espèces

L’objectif étant de caractériser un système d’imagerie haute résolution, la souris est l’espèce adaptée pour cette étude. De plus, la taille du cerveau de la souris est compatible avec la sensibilité et la résolution spatiale des 2 imageurs qui seront utilisés. Nous utiliserons des souris adultes afin d'avoir une taille de cerveau compatible avec la technique d'imagerie utilisée dans ce protocole.

1 080 rongeurs, 864 souris et 216 rats, vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Un diabète de type 1 est induit par injection de streptozocine, puis les animaux reçoivent des candidats médicaments, parfois par pompe osmotique implantée, et subissent des tests de glycémie avec prises de sang répétées. Le porteur indique que les administrations et la contention peuvent provoquer stress et douleur. Il présente ces molécules comme sélectionnées après des tests in vitro et destinées à d'éventuels essais cliniques, et prévoit la mort de tous les animaux en fin de procédure.

Objectifs

Le glucose est décrit comme étant le principal carburant de l’organisme, et son taux plasmatique est régulé par l’insuline, une hormone secrétée par les cellules bêta du pancréas. Le diabète correspond à une élévation prolongée de la concentration de glucose, appelé aussi hyperglycémie, dans le sang. On distingue principalement 2 types de diabète : le diabète de type 1 (DT1) et le diabète de type 2 (DT2). Le DT1 est due à la détérioration des cellules bêta du pancréas entraînant une carence en insuline, tandis que le DT 2 est causé par une baisse de la production d’insuline ou l’apparition d’une résistance à l’insuline produite. Le DT 1 est une maladie auto-immune, en effet, il fait suite au dysfonctionnement des cellules immunitaires (lymphocytes T), qui se mettent à identifier les cellules bêta du pancréas comme des cellules étrangères et à les éliminer. Le DT1 représente environ 10 pour cent des cas de diabètes, dont la moitié se déclare avant l’âge de 20 ans. Il a une incidence d’environ 15 cas pour 100 000 enfants de moins de 15 ans. L’insulinothérapie est le traitement de référence du DT1, qui consiste à des injections sous-cutanées d’insuline plusieurs fois par jour. Un traitement bien suivi permet le plus souvent de réguler la glycémie, néanmoins, c’est un traitement lourd et chronique, nécessitant en même temps une mesure de la glycémie par le patient plusieurs fois par jour. A noter que c’est un traitement qui permet une prise en charge, et non une guérison, et donc à prendre à vie. Par ailleurs, le nombre de personnes atteintes de DT1 ne cesse d’augmenter au rythme de 3 à 4 % par an. Ainsi, la recherche continue, soit à décrypter les mécanismes de la maladie pour mieux la prévenir, soit en améliorant les traitements. Ce projet a donc pour objectif de tester des nouveaux candidats médicaments pour le traitement du DT1 chez le rat ou chez la souris.

Bénéfices attendus

Depuis une vingtaine d’année, le nombre de personnes atteintes de DT1 ne cesse d’augmenter tous les ans, tandis que le traitement de référence reste l’insulinothérapie, un traitement lourd et à vie. Ce projet vise à rechercher et sélectionner les candidats médicaments efficaces pour traiter le DT1 chez l’animal, afin d’obtenir une preuve d’efficacité pour d’éventuels essais cliniques chez l’homme par la suite.

Procédures

Les interventions que vont avoir les animaux sont : - Une administration (voie selon la molécule à étudier) du composé à tester, d’un contrôle négatif (souvent le véhicule du composé à tester) et de la molécule de référence. Tout type d’administration sur animal vigil, réalisé par des personnels tutorés, dure moins d’une minute. L’administration à l’aide d’une pompe osmotique dure moins d’un quart d’heure. La fréquence et la durée du traitement dépendra du composé à tester (une ou plusieurs fois par jour, pendant 1 à 48 semaines). - Une administration intrapéritonéale de streptozocine si le modèle animal requiert l’induction du diabète de type 1. Ce traitement durera 5 jours au maximum avec une administration par jour, réalisé par des personnels tutorés, et dure moins d’une minute. - Un test de supplémentation au glucose ou en insuline (comme réalisé chez l’homme). Ce test consiste à une administration de glucose ou d’insuline, puis à des prélèvements sanguins permettant le dosage de glucose et ou d’insuline dans le sang. Le test est réalisé une seule fois pour chaque animal, et les prélèvements sont réalisés au maximum 5 fois chez la souris et 7 fois chez le rat, dans les 2 heures qui suivent la supplémentation. Chaque prélèvement sanguin par des personnels tutorés dure environ une minute.

Impact sur les animaux

Les nuisances ou effets indésirables attendus sur les animaux sont : - Stress et douleur potentiellement induit par l’administration du composé à tester, qui nécessitera une contention, et l’implantation de pompe osmotique si besoin - Stress potentiellement dû à l’isolation pour les prélèvements d’urine en cage à métabolisme (moins de 24 heures) ou dû aux prélèvements sanguins.

Devenir

Tous les animaux vont avoir un diabète de type 1 et ou vont recevoir un traitement contre cette maladie. Ainsi, au vu des traitements réalisés sur les animaux, ils seront euthanasiés à la fin de la procédure.

Remplacement

Les composés testés dans ce projet sont ceux ayant montré au préalable des effets positifs dans des tests in vitro (screening).

Réduction

Tout d’abord, seuls les composés ayant montré des effets positifs lors des sélections in vitro seront étudiés dans ce projet, limitant le nombre d’animaux à utiliser. Ensuite, selon la littérature et notre expérience, 10 animaux par groupe seront nécessaires pour obtenir des résultats statistiquement exploitables. Et en prenant en compte les exclusions ou pertes potentielles tout au long de l’étude (environ 20 pour cent), 12 animaux par groupe seront étudiés. En considérant que pour l’étude d’un composé pharmacologique, 6 groupes seront nécessaires, et que l’analyse des résultats sera réalisée en 4 mois, 3 sélections sont prévues par an sur 5 ans. Ainsi, le nombre estimé d’animaux est de : 6 groupes d'animaux x 12 animaux par groupe x 3 sélections par an x 5 ans. Soit un total de 1080 animaux, rats et souris confondus. Enfin, une réduction du nombre d’animaux en testant 2 composés à la fois sera mise en place lorsque cela s’avèrera possible, afin d’éviter des tests en doublon pour les groupes non traités ou traité par molécule de référence.

Raffinement

Une réduction de la douleur, la souffrance et l’angoisse est mise en place dès que cela est possible : - Les animaux sont hébergés à au moins 2 par cage, afin de favoriser leur interaction sociale et réduire leur stress. De plus, un enrichissement de leur milieu sera effectué par un ajout de frisure de papier pour leur permettre de nicher et de bûchettes de peuplier pour ronger. - Un suivi quotidien de tous les animaux sera réalisé par les zootechniciens (observation comportement, état de santé général et état sanitaire de leur cage). - Une anesthésie, anesthésie et un traitement antibiotique prophylactique sont réalisées si la procédure d’implantation de pompes osmotiques est réalisée.

Choix des espèces

Le choix du modèle animal est guidé par le souci d’utiliser un nombre minimum d’animaux, les moins sensibles du point de vue neurophysiologique et présentant le maximum de chance d’obtenir des résultats satisfaisants. Les rongeurs sont ainsi le modèle le plus utilisé en recherche et notamment dans le domaine du diabète. Les rats et les souris sont bien décrites sur le plan physiologique et comportemental, et pour lesquels il existe de nombreux modèles répondants à l’approche thérapeutique envisagé (diabète de type 1). Les animaux seront utilisés à l’âge adulte. L’étude du diabète nécessite l’apparition des caractéristiques qui sont stables et établies au-delà du stade juvénile.