Système endocrinien
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Diabète gestationnel et épigénétique
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
336 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La moitié est soumise à un régime gras obésogène, toutes subissant des tests métaboliques hebdomadaires avec injections intrapéritonéales et prélèvements sanguins répétés à la queue, un bolus d'insuline pouvant provoquer une hypoglycémie. Le porteur cherche à établir que le diabète gestationnel modifie par voie épigénétique l'expression des gènes hypothalamiques de la descendance, prédisposant à l'obésité. Il affirme que ces mécanismes multi-organes ne peuvent être reproduits qu'avec la souris, jugée "indispensable" faute d'échantillons humains.
Objectifs
Notre corps est optimisé pour stocker tout apport énergétique qui dépasse les besoins de l'organisme. En effet, l’évolution a permis aux humains de traverser des périodes de famine. Cependant, ce mode de fonctionnement n’est pas compatible avec notre style de vie sédentaire d'aujourd'hui. Il en résulte l'émergence de la pandémie d'obésité et de diabète, qui survient de plus en plus fréquemment dès l'enfance et l'adolescence. Bien que des études de génétique humaine à grande échelle aient été menées avec succès, l'héritabilité de traits aussi complexes reste difficile à déterminer. De plus en plus d’études scientifiques suggèrent que la suralimentation dans des conditions telles que le diabète gestationnel (DG), peut entrainer un métabolisme altéré à travers les générations. Ces mécanismes impliquent des changements héréditaires dans l'expression des gènes qui se produisent plutôt par le biais d'une régulation épigénétique altérée. Les études chez l’animal suggèrent que le stress nutritionnel affecte le développement de l'hypothalamus et prédispose la descendance à l'obésité. En effet, l'hypothalamus orchestre un ensemble complexe de processus pour réguler l'apport et la dépense énergétiques. Par conséquent, l'hyperphagie et la réduction de la satiété représentent des caractéristiques précoces chez les enfants sujets à l'obésité. Cependant, une analyse complète du profil épigénétique de l'hypothalamus dans le contexte du DG fait largement défaut jusqu'à présent. Ainsi, nous cherchons à mettre en évidence que le DG a un impact sur l'expression des gènes hypothalamiques par le biais d'une régulation épigénétique au cours du développement intra-utérin et postnatal précoce, prédisposant la descendance à un phénotype obésogène tout au long de la vie.
Bénéfices attendus
Au cours de la dernière décennie, l'humanité a été confrontée à une épidémie d'obésité et de diabète de type 2 (DT2) en rapide augmentation. Le nombre de sujets touchés continue d'augmenter dans les économies de marché établies. Plus important encore, la propagation de l'épidémie est encore plus spectaculaire dans les économies émergentes et en développement très peuplées. Le mode de vie sédentaire et la suralimentation, caractéristiques de notre société moderne, expliquent cette propagation épidémique de la maladie. Une approche simple consisterait donc à adapter les habitudes personnelles en conséquence. Malheureusement, cette approche ne fonctionne que pour un petit sous-ensemble de la population, car elle exige une maîtrise de soi très forte et n'est pas suffisante lorsque le diabète à part entière est déjà apparent. Si d'énormes efforts de recherche ont été déployés pour élucider et cibler les pathomécanismes de l'obésité et du DT2, le tableau est encore loin d'être complet. Par conséquent, de nouvelles perspectives de recherche menant à des approches thérapeutiques sont fortement demandées pour prévenir les énormes coûts de santé et les conséquences négatives du mode de vie moderne. Nous supposons que le DG a un impact sur l'expression des gènes de l'hypothalamus par le biais d'une régulation épigénétique au cours du développement intra-utérin et postnatal précoce, prédisposant la descendance à un phénotype obésogène qui dure toute la vie. Les données récentes du laboratoire avec lequel nous collaborons pour ce projet suggèrent l'existence d'un nouveau code épigénétique qui pourrait jouer un rôle majeur dans la différenciation cellulaire et le développement de maladies. Ainsi, nous sommes convaincus que ce projet permettra de mieux comprendre l'impact de la suralimentation sur la prédisposition au diabète.
Procédures
168 souris seront soumises à un régime enrichi en gras qui entrainera une prise de poids. Par ailleurs, tous les animaux (336) seront soumis à des tests métaboliques (1 test/semaine). Le test de tolérance au glucose nécessite 1 injection IP ( durée 10 sec) et des prélèvements de 6 gouttes de sang (2μl - durée 5sec.) à la veine de la queue à des temps post-injection précis. Parrallèlement, 4x 40μL de sang sont prélevés (durée 1min) à l'aide d'un capillaire pour mesurer l'insulinémie par le même site de prélèvement. Le test de sensibilité à l'insuline nécessite 1 injection IP ( durée 10 sec) et des prélèvements de 6 gouttes de sang (2μl - durée 5sec.) à la veine de la queue à des temps post-injection précis. Le traitement hormonal nécessite 2 injection IP ( durée 10 sec)
Impact sur les animaux
Une diète riche en gras pour créer une environement obésogène, le traitement hormonal pour favoriser la reproduction et le test de tolérance au glucose peuvent créer un inconfort chez les souris. La sensibilité à l'insuline nécessite l'injection d'un bolus d'insuline qui peut entrainer une hypoglycémie chez la souris.
Devenir
Les animaux seront euthanasiés et leur tissus seront prélevés pour determiner le profil épigénétique.
Remplacement
La nature transitoire du diabète gestationnel (la maladie n'existe que pendant la grossesse), la rareté des échantillons de tissus humain post mortem, la cause du décès... etc rendent l'étude de ce phénomène très difficile chez l'homme. De plus, la disponibilité des échantillons humains est limitée au sang, au cordon ombilical. Pour ces raisons, les modèles animaux constituent une alternative indispensable pour étudier ces mécanismes.
Réduction
Nous utiliserons un total de 336 animaux. Le nombre d’animaux testé dans chaque expérience nous permettra une comparaison statistique adaptée entre les différents groupes tout en tenant compte des impératifs de réduction. Par ailleurs, toujours par souci de réduction, plusieurs procédures expérimentales (avec un temps de récupération adaptée pour les animaux) seront réalisées chez les mêmes cohortes de souris.
Raffinement
Les différentes expériences seront réalisées par du personnel qualifié afin d’éviter le stress lié à la manipulation des animaux. Les volumes de sang prélevés seront réduits au minimum nécessaire pour les analyses biochimiques et les volumes injectés seront adaptés au poids de chaque animal afin de ne pas induire de stress supplémentaire. Le recours aux analgésiques et anesthésiques sera systématique pour éviter toute souffrance ou douleur chez l'animal.
Choix des espèces
L'homéostasie énergétique nécessite la participation de plusieurs organes interdépendants (foie, pancréas (ilots de Langerhans) , muscles, tissus adipeux, intestin, cerveau) . Ces mécanismes complexes ne sont présents que dans des organismes complexes tels que la souris. Le modèle murin ne peut donc pas être remplacé dans notre cas. De plus, la nature transitoire du DG et la rareté des échantillons de tissus en dehors du sang et du cordon ombilical rendent l'étude de ce phénomène très difficile chez l'homme. Les animaux seront soumis à une diète riche en gras dès l'âge de 5 semaines, âge idéal pour permettre une prise de poids suffisante.
- Recherche appliquée
- Troubles endocriniens
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
184 souris vont être utilisées, 120 tuées à l'issue et 64 réutilisées ou écartées, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Rendues prédiabétiques par un régime riche en graisses, elles subissent des gavages quotidiens pendant quatre semaines et des tests de tolérance au glucose et à l'insuline avec coupure de la queue et injections, pour évaluer des bactéries et un métabolite comme futur complément alimentaire. Le porteur indique un stress lié à l'isolement en cage individuelle et aux contentions répétées, et fixe une perte de poids de 20 % comme point limite. Il affirme qu'aucun modèle in vitro ne simule les interactions entre organes et conclut au recours à la souris.
Objectifs
Des résultats préliminaires obtenus dans notre laboratoire ont mis en évidence un effet anti-hyperglycémiant de souches bactériennes commensales du groupe Streptococcus salivarius inactivées par la chaleur, et d’un métabolite dérivé de la sérine (sécrété par les bactéries et les plantes) dans un modèle murin de prédiabète (définit pas une glycémie à jeun > 1.26g/L) induit par un régime riche en graisse. L’objectif de notre projet est de déterminer les mécanismes par lesquels ces souches bactériennes naturellement présentes dans l’intestin et ce métabolite exercent cet effet anti-hyperglycémiant dans un modèle de souris pré-diabètique . Le prédiabète désigne une glycémie, c'est-à-dire un taux de sucre dans le sang, plus élevée que la normale. Il est réversible s’il est traité avant son évolution vers le diabète qui lui est un état irréversible. Pour ce faire, plusieurs souches bactériennes ainsi que ce métabolite dérivé de la sérine seront administrées à un modèle de souris rendues prédiabétiques via un régime riche en graisse.
Bénéfices attendus
L’objectif final de ces recherches est de déterminer si les bactéries commensales étudiées et le métabolite bactérien dérivé de la sérine permettent la réversion du prédiabète c’est à dire de réduire l’intolérance au glucose et l’insulino-résistance induites par des régimes déséquilibrés. Si tel est le cas, ceux-ci pourraient servir de traitements pour prévenir le développement du diabète de type 2 chez l’homme. En effet, ce projet de maturation vise à developper un complément alimentaire, pour l’homme, à partir des bactéries et/ou de ce métabolite.
Procédures
Les animaux seront soumis à une contention régulière nécessaire lors des gavages quotidiens (quelques secondes) sur une période de 4 semaines et au cours des tests de tolérance au glucose et de tolérance à l’insuline. Pour ces deux tests (réalisés deux fois sur chaque animaux) les souris subiront une petite coupure à l’extrémité de la queue (incision : 1 seconde) et massage de la queue pour récupérer la goutte de sang (quelques secondes) et à une piqûre (5 secondes) lors de l’injection de l’insuline en intrapéritonéal . Un prélèvement de sang à la veine submandibulaire sera réalisé une fois sur animaux vigiles en fin de procédure 2 avant l’euthanasie. Ce prélèvement dure 10-15 secondes.
Impact sur les animaux
Les animaux seront soumis à un stress de par leur placement en cage individuelle tout au long de la procédure et à un stress au cours de la contention nécessaire lors des gavages, des prélèvements et des injections quotidiens sur une période de 4 semaines D’après les résultats préliminaires du laboratoire, le gavage des souris avec ces différents composés tests, n’induit pas de perte de poids ni d’effets négatifs sur les souris. La prise de poids associée au régime riche en graisses et la période de jeune necessaire au test de tolérance oral au glucose (OGTT) et au test de tolérance à l'insuline (ITT) génèreront des stress faibles à modérés.
Devenir
En procédure 1 environ 64 souris non répondeuses au régime seront euthanasiées ou mutualisées et 120 souris seront utilisées pour la procédure 2. A la fin de la procédure 2 les 120 souris seront euthanasiées pour prélèvement d’organes.
Remplacement
Il n’existe pas aujourd’hui de modèle ou de technique in vitro permettant de simuler les interactions inter-organes impliqués dans le contrôle de l’homéostasie glucidique d’un individu. Le recours à des animaux est donc nécessaire pour intégrer l’ensemble des données phénotypiques (poids, prise alimentaire) et biologiques obtenues à partir du sang (glycémie), des tissus endocrines (stimulation de la sécrétion d’insuline) et intestinaux (tissus producteurs d’incrétine) ainsi que des organes impliqués dans la régulation de cette homéostasie glucidique (foie et muscle).
Réduction
Nous avons prévu d’inclure 12 souris par groupe expérimental, car d’après les études déjà menées au laboratoire, nous estimons que ce nombre est nécessaire afin de permettre la mise en évidence de différences statistiques significatives.
Raffinement
Les animaux bénéficieront d’un enrichissement avec du papier absorbant à déchiqueter, un bâton à ronger et d'un abri en propylène rouge. Les animaux seront surveillés deux fois par semaine (surveillance visuelle) au moment de la mesure du poids et le prise alimenaire mesurée (par pesée de l’aliment) une fois par semaine. Une perte de poids dépassant 20 % du poids initial de l’animal sera considérée comme un point limite. De même des comportements atypiques de type poil hérissé, prostration, absence de toilettage ou léthargie pendant plus de trois jours ou stéréotypie seront également considérés comme des points limite entrainant l’arrêt précoce du protocole sur les animaux concernés et leur euthanasie . Au moment du test de tolérance oral au glucose (OGTT) et du test de tolérance à l'insuline (ITT), les animaux seront placés dans la salle d’expérimentation (differente de celle d’élevage) 1h avant le test afin de limiter le stress dû à un environnement nouveau.
Choix des espèces
Le modèle souris est largement utilisé pour les recherches sur les maladies métaboliques induites par des régimes riches en énergie en raison de ses réponses reproductibles. Nous disposons également de données préliminaires sur ce modèle animal et ce travail fait suite à des travaux conduits depuis 2018 sur ce modèle. Nous avons choisi de travailler sur des animauxde 8-12 semaines d’âge afin de travailler sur des animaux adultes ayant un microbiote stabilisé et car nos données préliminaires ont été réalisées sur des animaux du même âge.
Etude de l’impact de l’âge et du déclin des tissus adipeux sur les flux métaboliques à l’échelle de l’organisme EU1/2
- Recherche fondamentale
- Multisystémique
- Oncologie
- Système endocrinien
972 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance légers à modérés. Elles sont soumises à des régimes gras, à des restrictions alimentaires ou à des températures de 4 à 30 °C, reçoivent des substrats marqués et subissent une chirurgie d'une à deux heures pour poser un cathéter veineux. Le porteur indique que les effets attendus sont une perte de poids et des douleurs liées à la chirurgie. Il affirme que le recours à l'animal reste "indispensable" pour étudier les échanges de métabolites entre organes au cours du vieillissement.
Objectifs
Avec l'augmentation de l'espérance de vie, améliorer ou préserver la santé et la qualité de vie des personnes afin qu'elles puissent être autonomes le plus longtemps possible représente un enjeu majeur de santé publique. Le vieillissement se caractérise par une diminution de la capacité de l’organisme à répondre aux facteurs de stress auquel il est soumis et à maintenir l'homéostasie. L’altération du métabolisme cellulaire, tissulaire et de l’organisme entier serait un des facteurs déterminants dans les pertes de fonction liées à l’âge. L’homéostasie énergétique est un état d’équilibre dynamique entre les dépenses et les apports d’énergie, qui est fondamental pour le maintien de la stabilité du milieu intérieur d’un organisme et des constantes vitales. Le contrôle de l’homéostasie énergétique repose sur la coopération métabolique entre plusieurs organes ce qui permet à l’organisme de s’adapter aux différents stress métaboliques auquel il est soumis toute au long de la vie. Cependant, des arguments de la littérature suggèrent que cette coopération métabolique est altérée avec l’âge et que ceci pourrait contribuer à la mise en place de désordres métaboliques. Parmi les organes impliqués dans le maintien de l’homéostasie énergétique et impactés de manière précoce au cours du vieillissement, les tissus adipeux (blancs, bruns, beiges), dont la complexité cellulaire, l’hétérogénéité et la plasticité sont aujourd’hui de mieux en mieux décrits, jouent un rôle déterminant. Nous pensons que le déclin de ces tissus adipeux au cours de l’âge pourrait contribuer à la perte de la flexibilité métabolique de l’organisme et pourrait induire une modification des flux métaboliques à l’échelle de l’organisme. Cette redistribution des flux métaboliques pourrait avoir des conséquences notables sur le métabolisme et le fonctionnement de différents organes, ainsi que sur l’homéostasie énergétique de l’organisme entier. Afin de caractériser ces flux de substrats in vivo, nous utiliserons des approches de traçage isotopique. Ceci correspond à l’injection chez la souris de substrats marqués par des isotopes lourds stables non radioactifs (13C, 15N, 2H, etc…). L’analyse de l’incorporation des carbones C13 par exemple dans les différents organes sera réalisée par des approches de spectrométrie de masse et de résonance magnétique nucléaire (RMN). Ceci permettra de déterminer le devenir métabolique du substrat injecté et de calculer les flux de métabolites à l’échelle de l’organisme.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra d’obtenir des données de métabolomique et de fluxomique à l’échelle de l’organisme dans un contexte de vieillissement et d’établir une cartographie des flux métaboliques au sein de différents organes au cours de l’âge. Il permettra également d’étudier le rôle des tissus adipeux dans les modifications des flux métaboliques systémiques. Ces données permettront de mieux comprendre les processus métaboliques qui contribuent à la perte de flexibilité métabolique de l’organisme au cours l’âge et de mettre en évidence des biomarqueurs et/ou des cibles thérapeutiques d’intérêt afin de vieillir en bonne santé.
Procédures
Les souris seront soit soumises à une régime riche en graisse pendant 10 semaines, soit soumises à un régime riche en graisse (10 semaines) suivi d'un accès restreint dans le temps à la nourriture pendant 2 mois, soit hébergées à une température de 30°C pendant 2 mois, soit hébergées à une température de 4°C pendant 10 jours puis des substrats leur seront injectés à l'aide d'une seringue sous forme de bolus (injection unique en intrapéritonéal ou en intraveineux au niveau de la veine caudale) ou par perfusion lente pendant 3 heures. Pendant la perfusion nous procéderons à des prélèvements sanguins réguliers au niveau de la queue (20 à 30 secondes par prélèvement) sans dépasser un volume de 200μl pour une souris de 25g. Les souris perfusées subiront au préalable une chirurgie (1 à 2 heures d'intervention) sous anesthésie et traitement analgésique afin de poser un cathéter au niveau d'une veine et relier ce cathéter à un dispositif positionné sur le dos.
Impact sur les animaux
Les effets indésirables potentiel seront une perte de poids et des douleurs lièes à la chirurgie réalisée pour poser un cathéter au niveau d'une veine.
Devenir
Toutes les souris seront mises à mort au terme de chaque procédure afin de prélever le sang, les organes et tissus.
Remplacement
Notre projet consiste à étudier les flux de substrats entre différents tissus. Bien qu'un volet de notre projet ait déjà été réalisé sur des cellules cultivées, aucune technique de remplacement du modèle animal n’existe à ce jour. Il s'agit d'une étude intégrée à l'échelle de l'organisme impliquant des échanges de métabolites entre différents tissus ayant des spécificités bien distinctes. Le recours à l’animal est donc indispensable pour ce projet de recherche.
Réduction
Au regard de la bibliographie, 6 souris par condition pour des études de devenir de substrats marqués sont classiquement utilisées. Les tissus et organes prélevés seront utilisés non seulement pour étudier le devenir de ces substrats au sein des tissus et organes mais aussi pour des analyses d'expression des gènes et biochimiques (mesures d’activités enzymatiques par exemple). Nous avons en effet mis au point des conditions de préparation des tissus (lyophilisation, pulvérisation) qui nous permettront, à partir de la même poudre, de faire plusieurs analyses en parallèle. Ceci permet d’optimiser et de réduire le nombre d’animaux utilisés dans notre projet.
Raffinement
Une surveillance des souris sera réalisée tous les jours au cours des différentes procédures par les personnels de la zootechnie et 2 fois par semaine par une personne impliquée sur le projet, ceci permettant de mettre à mort les animaux ou de les écarter du protocole en cas de comportements anormaux ou de souffrance. Les points limites sont : perte de poids rapide (20% en quelques jours), prostration, poil hirsute, dos rond, ou tout autre signe clinique, jugé par le technicien expérimenté, comme indiquant un état de souffrance. Chaque étude est discutée avec l’ensemble de l’équipe de recherche afin de garantir la pertinence de chaque expérience. Pour les procédures impliquant la pose d'un cathéter, un protocole médicamenteux (solution réhydratante, analgésique et anti-inflammatoire) sera mis en place avant, pendant et après l'opération afin d'éviter la perte de poids et les douleurs. De plus le caractère grégaire des souris sera maintenu puisque les animaux ne seront jamais seuls en cage après l'opération grâce à un dispositif empêchant les souris d'abimer le cathéter ou de s'automutiler. Nous enrichirons également l’environnement de toutes les souris, favorisant le bien-être de l’animal.
Choix des espèces
Nous avons décidé de travailler sur la souris puisque cette espèce présente des souches possédant des profils métaboliques différents et qui nous paraissent tout à fait appropriées pour le développement du projet scientifique. La souris représente l'espèce animale pour laquelle l’exploration fonctionnelle métabolique est la plus aboutie. Nous avons aussi une grande expertise dans la manipulation de cette espèce et aussi l’accès à des modèles génétiques de souris invalidées pour des transporteurs de métabolites ou des enzymes clés du métabolisme. Enfin, nous travaillons sur le vieillissement, la souris permet de réduire le temps d'expérimentation car elle a une espérance de vie plus courte (1 à 3 ans) comparée au Rat (2 à 3.5 ans) ou au cobaye (4 à 8 ans). Pour cette étude, nous utiliserons uniquement des souris mâles (des résultats d’expériences préliminaires n’ont pas montré de différences significatives entre les deux sexes) à différents âges (2, 12 et 24 mois correspondant aux âges jeune, adulte, âgé) afin de caractériser les flux métaboliques au cours du vieillissement. Pour les approches nutritionnelles (régime riche en graisse et restriction calorique), elles seront réalisées chez des souris de 2 et de 12 mois, afin de déterminer si l’âge affecte la plasticité métabolique et la redistribution des flux métabolique suite à ces stress. Il en sera de même pour les souris exposées au froid. La thermo-neutralité sera réalisée uniquement sur des souris de 2 mois pour minimiser le nombre d’animaux.
Entretien d’une lignée de souris exprimant le rapporteur fluorescent ‘Tomato’ sous le contrôle du promoteur du gène du 26Rfa (26RFa-iCRE/+ ; Tomato-loxP)
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système nerveux
720 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. L'entretien de cette lignée génétiquement modifiée passe par des biopsies de la queue sous anesthésie pour le génotypage, et par la mise à mort des animaux au génotype "inadéquat" comme des reproducteurs trop âgés. Le porteur indique que le rapporteur fluorescent lui-même n'entraîne pas d'effet délétère. Il présente ce modèle comme "indispensable" pour cartographier l'expression d'un neuropeptide impliqué dans le diabète de type 2.
Objectifs
Ce projet vise à obtenir des souris rapportrices de l’expression du le gène codant le 26RFa, neuropeptide récemment identifié comme acteur de la régulation centrale et périphérique de l'homéostasie glucidique. Cette lignée sera obtenue par croisement d’une lignée transgénique 26RFa-CRE soumise à un « Material Transfert Agreement » convenu entre le laboratoire d’origine et notre unité de recherche et d’une lignée Tomato-loxP (lignée murine B6.Cg-Gt(ROSA)26Sortm14(CAG-tdTomato)Hze/J).
Bénéfices attendus
L'obésité et le diabète de type II connaissent une progression significative et synchrone depuis 30 ans qui fait de la pandémie mondiale de "diabesity" un réel enjeu de santé publique. Des études récentes ont révélé que des neuropeptides connus pour jouer un rôle crucial dans le contrôle hypothalamique du comportement alimentaire sont aussi exprimés dans les îlots pancréatiques, suggérant que les neuropeptides hypothalamiques pourraient servir de lien entre l’homéostasie énergétique et glucidique. C’est le cas du 26RFa : neuropeptide hypothalamique découvert en 2003, il a été identifié comme le ligand endogène d’un récepteur humain orphelin, le GPR103. Les observations suggèrent que le 26RFa est un nouvel acteur de la régulation périphérique et centrale de la glycémie. La compréhension de son rôle et de ses mécanismes d’action pourrait ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques dans le traitement du diabète de type II. Plus specifiquement, l’utilisation d’approches d’immunohistochimie a pu permettre une première évaluation de l’expression du 26Rfa dans le système nerveux central et en périphérie. Cependant ces approches restent limitées par la spécificité des anticorps disponible et l’utilisation d’un modèle rapporteur de l’expression du neuropeptide 26RFa est nécessaire pour cartographier précisément les populations cellulaires exprimant le 26RFa, aussi bien en contextes physiologique et physiopathologique. De plus, les populations cibles des neurones à 26RFa sont encore mal connues. De fait, ce modèle de souris rapportrices de l’expression de 26RFa est indispensable pour cette caractérisation précise de l’expression du 26RFa qui concourra à la compréhension du rôle du 26RFa dans l’homéostasie glucidique et des mécanismes moléculaires sous-tendant son action.
Procédures
Les animaux destinés à la reproduction subiront une biospsie caudale (prélèvement d'un bout de queue de 3 mm déstiné au génotypage des animaux) sous anesthésie à l'isoflurane : un seul prélèvement, 5 minutes d'anesthésie. L’induction de l'anesthésie profonde se fait par voie aérienne dans une cage dite "à induction" : isoflurane à 5% mixé à l'air ambiant (soit 21% d’O2 et 78% de N2 + gaz rares). L’anesthésie est ensuite maintenue par Isoflurane 2% inhalé (mixé à l’air ambiant).
Impact sur les animaux
Le modèle de souris rapportrices de l’expression du 26RFa est fondée sur l’expression dirigée d’une protéine fluorescente (la protéine Tomato) sous le contrôle du promoteur du 26RFa. L’expression de ce rapporteur fluorescent n’induit pas d’effet délétère, de nuisance ou d’effet indésirable chez les animaux.
Devenir
L'ensemble des animaux générés dans ce projet sera destiné à la reproduction et à l'entretien de la lignée 26RFa-iCRE/+ ; Tomato-loxP. Les animaux de génotype adéquats seront placés en accouplement tant que les couples donneront naissances à des portées à un rythme régulier et dans des conditions assurant le bien-être des animaux. Les couples âgés ne produisant plus de portées seront mis à mort selon les procédures précedemment décrites. Les animaux de génotype inadéquats donc inutilisables, seront mis à mort après le génotypage. La stratégie de croisement a été réfléchie afin de réduire le nombre d'animaux ne pouvant être utilisés en expérimentation.
Remplacement
L’étude de la neuroanatomie du système neuronal à 26RFa n’est possible que dans un système intégré et nécessite donc l’utilisation d’animaux modèles.
Réduction
La stratégie de reproduction choisie dans le cadre de ce projet vise à réduire le nombre d'animaux générés en choisissant de travailler sur les animaux homozygotes pour la construction Tomato-loxP, plutôt qu'hétérozygotes. Le nombre d'animaux de génotype non adéquat, générés dans la descendance des croisements est ainsi divisé par deux.
Raffinement
Les conditions d’élevage et de manipulation des animaux seront raffinées pour réduire au maximum la douleur, la souffrance et l’angoisse éventuelle des animaux. Les animaux reproducteurs seront maintenus à trois par cage pour éviter tout isolement social et leur environnement sera enrichi (présence de matériel pour construire un nid). Pendant toute la durée du séjour, les animaux seront suivis quotidiennement pour déceler tout signe de souffrance. Parmi ces signes, seront notamment relevés : perte de poids importante (20% du poids initial), posture « dos voûté », prostration, plaies, poil terne, vocalisations anormales, agressivité. Si l’un de ces signes ou combinaison de signes apparaît, le suivi de l’animal sera renforcé. Si l’état de l’animal s’aggrave dans les heures qui suivent ou ne s’améliore pas dans les 24h, il sera considéré qu’un niveau de souffrance intolérable est atteint et une mise à mort sera réalisée. L’ensemble des actes pouvant entrainer une douleur sera réalisé sous anesthésie (locale ou générale) et la douleur au réveil sera traitée par des analgésiques. C’est le cas lors du prélèvement de biopsies caudales nécessaires au génotypage des animaux. Dans le cadre de la reproduction de lignées de souris, la mise bas peut s’avérer être une étape critique nécessitant une surveillance particulière. Pour réduire une éventuelle souffrance liée à la mise bas, les femelles seront suivies quotidiennement pour déceler tout signe de gestation puis, lorsque la gestation sera avérée et le terme estimé sera proche, le suivi sera renforcé afin de détecter les signes de mise bas. La mise bas en elle-même sera étroitement surveillée afin de vérifier que la naissance des petits se produit dans un délai normal (le processus de mise-bas dure en moyenne 2 heures chez la souris) et l’aide nécessaire sera apportée aux femelles en cas de difficultés au cours de la mise bas (temps de mise bas allongé au-delà de 4h, mise-bas non évolutive, premiers petits mort-nés ou mère présentant des signes de détresse…).
Choix des espèces
La souris présente de nombreux avantages pour l’élevage en animalerie : taille et coûts d’entretien réduits, fortes performances reproductives. De plus, la souris est un modèle animal largement utilisé pour les études de physiologie permettant une comparaison aisée de nos données avec celles d’autres équipes. La souris est également un modèle permettant des approches génétiques complexes qui n’existe pas chez d’autres modèles mammifères. Ainsi, des souris de la lignée C57Bl/6J ont été utilisées afin de générer les animaux portant la construction transgénique 26RFa-iCRE. Elles seront accouplées avec des animaux de la lignée Tomato-floxP (lignée murine B6.Cg-Gt(ROSA)26Sortm14(CAG-tdTomato)Hze/J, fonds génétique C57Bl/6) afin d’entretenir une reproduction. Reproduction des souris à partir de 8 semaines de vie.
SNSC – Importance du système neurosécréteur caudal dans l’homéostasie des téléostéens.
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5 940 poissons zèbres vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Une partie sert à créer des lignées génétiquement modifiées, l'autre subit des variations rapides de température, de salinité, de pH ou d'oxygène, ou la destruction de neurones par un antibiotique. Le porteur indique que ces modifications peuvent altérer la croissance ou la reproduction, et que les reproducteurs sont tués à deux ans quand leurs capacités déclinent. Il justifie le recours à l'animal par la nécessité d'étudier un "organisme entier", ce système caudal n'ayant selon lui pas d'équivalent chez les mammifères.
Objectifs
Notre projet est d’étudier les fonctions d’un organe neuroendocrinien situé dans la queue du poisson et appelé système neurosécréteur caudal. Ce système est formé de neurones situés à l’extrémité caudale de la moelle épinière des poissons. Ces cellules produisent différentes hormones qui sont libérées dans la circulation sanguine. Sans doute parce que ce système ne semble pas avoir d’équivalent chez les mammifères, ses fonctions restent très peu connues. Les quelques études disponibles suggèrent une implication dans l’adaptation des poissons aux variations de certains paramètres de leur environnement (température de l’eau, salinité, pH, niveau d’oxygène dissous). Pour notre projet, nous allons utiliser l’organisme modèle poisson-zèbre (Danio rerio). Nos objectifs sont de : 1) Décrire précisément comment ce système est organisé et se met en place au cours du développement du poisson. 2) Déterminer précisément les fonctions de ce système. En particulier, nous allons chercher à identifier quelles hormones sont produites par ce système lorsque le poisson fait face à des variations de son environnement. Puis, nous testerons l’importance de ces hormones dans la réponse physiologique du poisson à ces variations de l’environnement.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à comprendre le développement et les fonctions du système neurosécréteur caudal, un organe peu connu des poissons. Les quelques données disponibles suggèrent que cet organe est impliqué dans l’adaptation physiologique des poissons aux variations de leur environnement. Les poissons représentent non seulement une part importante de la diversité des vertébrés mais aussi un élément essentiel pour la biodiversité des écosystèmes aquatiques ainsi qu’une source de nourriture importante pour l’humanité. Les changements climatiques liés à l’activité humaine vont impacter particulièrement les environnements aquatiques en affectant notamment la salinité, le pH, l’oxygène et la température et vont impacter l’ensemble des composantes de ces écosystèmes, en particulier les poissons. Nous pensons que mieux comprendre la physiologie de ces animaux, notamment leurs mécanismes d’adaptation à des variations environnementales, sera utile pour comprendre et anticiper l’influence de ces bouleversements climatiques sur ces animaux. Ceci devrait avoir des implications pour définir les stratégies pour la préservation de ces animaux et de ces écosystèmes ainsi que pour l’élevage et l’aquaculture.
Procédures
Quatre types d’interventions sont utilisés dans ce projet : 1. Création de lignée d’animaux génétiquement modifiés. Des œufs sont obtenus par accouplement naturel de poisson-zèbre reproducteurs élevés et maintenus au laboratoire dans une animalerie confinée et agrémentée. Ces œufs sont injectés à l’aide d’une micro-aiguille contenant les éléments permettant l’ajout d’un gène ou l’introduction d’une mutation inactivant un gène). Les animaux issus de ces œufs sont élevés et utilisés comme reproducteurs. 2. Production d’animaux dépourvus de certaines hormones ou du récepteur à ces hormones. Des reproducteurs génétiquement modifiés sont utilisés pour produire des poisson-zèbre dont le gène permettant la production d’une hormone d’intérêt, ou son récepteur, est inactivé et qui sont donc incapables de les produire. 3. Des expériences consistant à faire subir à des poissons des variations d’un paramètre de l’eau (température, salinité, pH ou niveau d’oxygène dissous). Ces variations sont contenues dans des gammes que l’animal peut rencontrer dans son environnement naturel et durent de quelques heures à quelques jours. 4. Suppressions neurones du système neurosécréteur caudal. Des poissons génétiquement modifiés, dont les neurones du système neurosécréteur caudal sont sensibles à un antibiotique, sont traités avec cet antibiotique ce qui entraîne la mort de ces cellules.
Impact sur les animaux
- La création de lignée OGM est généralement sans effet car les modifications du génomes obtenues sont maintenu à l’état hétérozygote (un seul des deux chromosomes parentaux est affecté). Néanmoins, elle est susceptible d’entraîner des malformations congénitales non souhaitées. De telles malformations sont détectées dès les stades embryonnaires et seuls des animaux ne présentant pas de malformation sont mis en élevage. - Les expériences de variations rapides des paramètres de l’eau sont susceptibles d’entraîner un stress ponctuel des animaux, mais ces variations étant contenues dans des gammes proches de celles pouvant être rencontrées dans le milieu naturel, les stress induits devraient être modérés. - L’inactivation des gènes codant pour les hormones produites par les neurones du système neurosécréteur caudal ou de leurs récepteurs, et la suppression de ces cellules, pourraient entraîner des modifications de la physiologie des animaux engendrant une modification de leur croissance ou de leur capacité à se reproduire. Cela devrait également impacter leurs capacités à s’adapter à des variations des paramètres de l’eau, et pourrait entraîner des stress plus forts ou prolongés lors des challenges.
Devenir
Les animaux génétiquement modifiés créés sont utilisés comme reproducteurs. Ces animaux sont euthanasiés à 2 ans, car à cet âge les capacités de reproduction diminuent fortement. Dans le cadre des challenges et de la production d’animaux dépourvus de SNSC ou de certaines hormones et récepteurs, les animaux sont euthanasiés à l’issu du challenge pour pouvoir prélever les différents tissus qui feront l’objet d’analyses histologique et moléculaire.
Remplacement
Les processus développementaux et physiologiques tel que ceux étudiés dans ce projet sont complexes et impliquent des interactions entre différents organes et parties du corps. Pour étudier ces processus, il est nécessaire de recourir à des organismes entiers. Des alternatives ont été envisagées, notamment la culture in vitro des neurones du système neurosécréteur caudal étudiés. Néanmoins, l’objectif de ce projet et de pouvoir étudier les fonctions des hormones produites par ces neurones sur l’organisme ce qui n’est pas possible avec les alternatives envisagées.
Réduction
Une partie des animaux utilisés dans ce projet permettra la création de lignées génétiquement modifiées et l’autre partie subira des challenges (variations rapides des paramètres de l’eau) afin de déterminer le rôle du système neurosécréteur caudal et des hormones qu’il produit. Le nombre d’animaux envisagé pour la création des lignées génétiquement modifiées est basé sur notre expérience de ce type d’approche. L’optimisation des protocoles nous permet d’utiliser le moins d’animaux possible. En particulier l’utilisation d’un marqueur visible nous permet de sélectionner les œufs porteurs d’un transgène d’intérêt. Pour notre projet, 16 lignées génétiquement modifiés seront nécessaires. Pour chacune, 50 animaux seront utilisés. Ce nombre est nécessaire et suffisant pour garantir l’obtention des lignées souhaitées. Pour les expériences de variations des paramètres de l’eau, 10 animaux seront utilisés pour chaque paramètre de l’eau étudié (4 paramètres en tout), à 3 valeurs différentes, pendant 3 durées différentes et à 3 stades différents. Ces expériences seront réalisées sur des animaux sauvages (non génétiquement modifiés) et des animaux génétiquement modifiés. Les animaux seront euthanasiés à la fin de chaque procédure pour pouvoir prélever les tissus d’intérêt afin de réaliser des analyses moléculaire ou histologique. Notre expérience de ce type d’analyse montre qu’un nombre de 10 animaux par condition est nécessaire afin de pouvoir obtenir des résultats qui soient statistiquement significatifs. Pour chaque expérience de variations des paramètres de l’eau, des contrôles adaptés ont été prévus et les données obtenues seront analysées à l’aide de tests statistiques adaptés. De plus, pour chaque animal euthanasié, différents tissus seront prélevés et les échantillons seront conservés afin de pouvoir être utilisés pour différentes analyses sans avoir à utiliser de nouveaux animaux. D’une façon générale, ce projet a été conçu et organisé de façon à pouvoir, à chaque étape, sélectionner rigoureusement les lignées à produire et les expériences à mettre en œuvre afin de répondre à nos objectifs. Le nombre de lignées et d’expériences prévus, et donc le nombre d’animaux, ont été optimisés afin de répondre au mieux aux objectifs de ce projet, notamment en termes de tests statistiques.
Raffinement
Les animaux sont élevés dans une animalerie confinée et agrémentée, dans des conditions optimisées pour leur croissance et leur reproduction. Les embryons et larves sont maintenus dans un milieu d’élevage et les adultes dans de l’eau dont les paramètres sont surveillés très régulièrement. Les animaux sont nourris avec de la nourriture sèche pour assurer une croissance optimale ainsi que de la nourriture vivante (larves d’artémia, rotifères) pour permettre un enrichissement du milieu et sont maintenus à une densité adaptée, y compris pendant les expériences de variations des paramètres de l’eau, afin d’éviter tout stress dû à une surpopulation ou un isolement. Pour la création des lignées génétiquement modifiées la sélection des embryons concernés se fait sans avoir recours à des biopsies. De plus, l’observation attentive de ces embryons permet de n’élever que des animaux dépourvus de malformation. Dans le cadre des expériences de variations des paramètres de l’eau et de la production d’animaux dépourvus de système neurosécréteur caudal ou de certaines hormones, les animaux font l’objet d’un suivi particulier (horaire ou quotidien) par du personnel formé afin de surveiller l’éventuelle apparition d’un trouble locomoteur ou comportemental. Des points limites, définis à l’avance, permettent d’interrompre l’expérience de variations des paramètres de l’eau si nécessaire.
Choix des espèces
L’étude dynamique des processus développementaux et physiologiques n’a de sens qu’à l’échelle d’un organisme entier. Ces processus ne peuvent être reproduits totalement in vitro et nécessitent de recourir à des organismes modèles animaux. Le poisson-zèbre (Danio rerio) est un modèle reconnu pour l’étude génétique. Sa relative facilitée d’élevage, son développement rapide et externe, le grand nombre d’embryons synchronisés par ponte, la transparence des embryons, les possibilités d’édition du génome (production de lignées génétiquement modifiées porteuses d’un transgène ou d’une mutation d’intérêt) en font un modèle de choix pour la recherche. Les animaux génétiquement modifiés créés sont utilisés comme reproducteurs. Les animaux sont donc utilisés de la fécondation jusqu'à l'âge adulte. Les études physiologiques sur les animaux dépourvus de système neurosécréteur caudal ou de certaines hormones seront réalisées sur de jeunes larves (2 semaines), des juvéniles (8-10 semaines) et des adultes (4-6 mois) afin d’en tester l’impact en fonction de l’âge des animaux.
Prévention de la fibrose hépatique induite par intervention chirurgicale dans le modèle murin.
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
600 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une chirurgie obstruant complètement le canal biliaire pour induire une fibrose hépatique, puis des injections quotidiennes pendant trois semaines. Le porteur indique des douleurs de laparotomie et des risques d'infection ou de rupture de suture. Il affirme qu'il est impossible de reproduire in vitro les effets de la fibrose hépatique sur l'organisme et retient la souris comme le modèle dont la génétique est la mieux connue.
Objectifs
La fibrose hépatique est définie comme la production et l'accumulation excessive de la matrice extracellulaire (ECM) dans le foie. La fibrose hépatique peut être causée par une multitude de différents stimuli et les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la fibrose impliquent un programme très orchestré de changements moléculaires et cellulaires. En particulier, les modifications anatomiques et fonctionnelles de l'intégrité des tissus du foie sont consécutives à l’amplification des signaux inflammatoires. La fibrogènese hépatique est un problème clinique dans le monde entier. L’objectif de ce projet est de déterminer si l'inhibition d’une protéine, impliquée dans le métabolisme des acides gras et libérée par le foie, peut prévenir la fibrose hépatique induite par la cholestase obstructive.
Bénéfices attendus
Ce projet nous permettra de valider dans un modèle préclinique une nouvelle stratégie thérapeutique pour palier à la fibrose hépatique, qui impact la fonction hépatique et qui est un problème clinique majeur car peut être causée par une multitude de différents stimuli toxiques.
Procédures
Tous les animaux du projet seront soumis une seule fois à une chirurgie induisant l'obstruction complète du canal biliaire (durée environ 30 minutes/souris). L’acte chirurgical sera réalisé sous anesthésie et analgésie (avec un suivi analgésique post-opératoire de 2 jours). Tous les animaux recevront des injections (quelques secondes) sous-cutanées (animal vigile). L’expérience n’excédera pas 3 semaines (à partir de la chirurgie). Tous les traitements seront administrés par voie intra-péritonéale (au maximum 1 fois par jour, tous les jours, quelques secondes).
Impact sur les animaux
La procédure de ce projet n’excédera pas 3 semaines. Tous les animaux du projet seront soumis à une chirurgie induisant l'obstruction complète du canal biliaire. Aucun autre effet indésirable n’est attendu en dehors de ceux connus et causés par cette induction. Une douleur due à la laparotomie pourra apparaitre chez la souris. Des infections ou des ruptures de sutures pourraient survenir. La fibrose sera induite mais à ce stade les douleurs seront modérées. Le mouvement des souris et leur respiration ne seront pas impactés. Les injections n’induisent pas de douleurs à l’animal autre que la piqûre de l’aiguille et peuvent induire un stress dû à la contention.
Devenir
Tous les animaux du projet seront euthanasiés afin de prélever les différents organes pour analyses biochimiques, histologiques, métaboliques.
Remplacement
L’utilisation d’animaux vivants est indispensable car il est actuellement impossible à reproduire, in vitro ou ex vivo, les conséquences et les effets sur l’organisme de la fibrose hépatique vu sa complexité.
Réduction
Ce projet prévoit l’utilisation d’un maximum de 600 souris. Les expérimentations seront regroupées au maximum afin de réduire le nombre d'animaux contrôles. Plusieurs tissus seront prélevés et soumis à diverses analyses (immunologiques, histologiques ou de biologie cellulaire et moléculaire) pour extraire le maximum de données de chaque expérimentation. Ces tissus seront également partagés avec nos collaborateurs dans le but de réduire le nombre d’animaux utilisés. Plusieurs tests statistiques seront utilisés pour les analyses pour comparer les divers groupes de traitements.
Raffinement
Les conditions d’hébergement seront conformes à la réglementation et adaptées en accord avec le personnel de l’animalerie (les animaux disposeront de nourriture et d’eau ad libitum; le milieu est enrichi à l’aide de coton de nidification). Les manipulations seront réalisées dans le souci constant de réduire au maximum l’inconfort et la souffrance des animaux (points limites surveillés, anesthésie/analgésie des animaux, utilisation de tapis et lampes chauffantes, ...). Les animaux seront observés quotidiennement afin de respecter leur bien-être. De plus, le personnel impliqué dans ce projet est qualifié sur le plan technique et formé en continu sur les pratiques d’expérimentation animale.
Choix des espèces
Le choix de la souris pour la réalisation des expériences envisagées se justifie par des raisons d’ordres scientifiques et éthiques : - La souris est l’animal dont la génétique est la mieux connue. - Notre centre de recherche utilise principalement des souris ce qui offre de nombreux avantages en termes d’élevage, d’expertise en techniques d’expérimentation animale ainsi que le suivi microbiologique et vétérinaire des animaux. - La souris est le modèle animal le plus couramment utilisé par la communauté scientifique internationale et pour les études précliniques. La méthodologie envisagée est d’une mise en place relativement aisée sur ce type d’animal et nous avons acquis une pratique expérimentale sur cette espèce. Selon les procédures, les animaux seront utilisés à partir de 6 semaines afin de disposer d’un organisme avec un processus de développement terminé. Selon les procédures, les animaux seront utilisés entre 7 et 8 semaines afin de disposer d’un organisme avec un processus de développement terminé.
Effets de l’exposition aux odeurs du bouc sur l’avancée pubertaire de la chèvre
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système nerveux
- Système urogénital
44 chèvres vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, trente tuées à l'issue pour prélever leurs organes reproducteurs et leur cerveau, quatorze gardées en vie. Les femelles reçoivent jusqu'à trente prises de sang et un frottement de la main sur le museau, avec ou sans odeur de bouc selon le groupe, pour observer si l'odeur du mâle avance la puberté. Le porteur résume le bénéfice attendu à une meilleure caractérisation de l'avancée pubertaire caprine. Il affirme que cette question sociosexuelle n'est pas modélisable autrement que sur l'animal.
Objectifs
Nos résultats permettront de déterminer si : 1/ Les signaux sensoriels olfactifs du bouc seuls permettent le déclenchement précoce de la transition pubertaire des femelles et donc l'ovulation 2/ Les signaux sensoriels olfactifs du bouc seuls peuvent induire une maturation précoce du tractus génital et des réseaux neuroendocriniens impliqués dans la vie reproductive des femelles
Bénéfices attendus
Meilleure caractérisation de l'avancée pubertaire caprine induite par un mâle sexuellement actif.
Procédures
Tous les mâles feront l'objet d'une prise de sang une fois par semaine de fin août à fin novembre soit au total 15 prises de sang. Toutes les femelles feront l'objet d'une prise de sang deux fois par semaine de fin août à fin novembre soit au total 30 prises de sang. La réalisation d'une prise de sang sur un animal dure environ 10 secondes. Toutes les femelles feront également l'objet d'un frottement de la main sur le museau (avec ou sans stimulus suivant le groupe). La réalisation de cette procédure ne dure que quelques secondes.
Impact sur les animaux
Potentiellement du stress lors de la stimulation manuelle sur le museau (avec ou sans odeur).
Devenir
Des femelles seront euthanasiées afin de récupérer les organes reproducteurs et le cerveau lorsque toutes les femelles du groupe exposées au mâle actif et au moins 50% des femelles exposées uniquement à l'odeur seront pubères. Ainsi, nous aurons plus de chances de mettre en évidence une différence entre les femelles isolées, celles en contact avec des mâles actifs et celles exposées uniquement aux poils. Les organes reproducteurs nous permettront de déterminer la maturation du tractus reproducteur tandis que les cerveaux nous permettront d’apprécier une maturation au niveau des neurones impliqués dans la fonction de reproduction (plus nombreux autour de la puberté). Des femelles (non pubères et pubères) isolées des mâles et des femelles pubères exposées à des mâles intacts seront également euthanasiées pour récupérer l’épithélium olfactif principal et l’organe voméronasal. Ces organes nous permettront de mettre en évidence une maturation olfactive dépendante de l’environnement social et/ou du statut endocrinien. On réalisera une injection d’anesthésique et analgésique avant l'euthanasie des animaux. Pour résumé : lot de femelles isolées des mâles, 10 animaux euthanasiés et 3 gardés en vie pour réutilisation; lot de femelles exposées à l'odeur mâle (poils), 12 animaux euthanasiés et 2 gardés en vie pour réutilisation; lot exposé aux boucs intacts, 8 animaux euthanasiés et 5 gardés en vie. Tous les mâles (n=4) seront gardés en vie à la fin de l'expérimentation pour une utilisation ultérieure.
Remplacement
Le modèle animal ne peut pas être remplacé dans ce projet étudiant l'impact des relations sociosexuelles sur la puberté car ceci n'est pas modélisable par des modèles alternatifs.
Réduction
Pour pouvoir mettre en évidence un effet après analyse statistique, le nombre d’animaux a été rationnalisé à 40 femelles et 4 mâles. La taille de nos effectifs (13 à 14 individus par traitement expérimental) nous permettra de réaliser des analyses statistiques. Le choix des tests dépendra de la distribution des données et de l’homogénéité des variances. Si les conditions de normalité de la distribution et d’homogénéité des variances sont remplies, nous utiliserons des tests paramétriques pour comparer les aires sous la courbe des résultats de progestérone. Si les conditions ne permettent pas d’utiliser des tests paramétriques, alors nous utiliserons des tests non-paramétriques. Un test de comparaison avec 3 groupes indépendants au seuil α de 0.05 donne une puissance statistique de 100% (test paramétrique) et 96% (test non-paramétriques) avec des effectifs de n=13 pour le lot isolé et le lot exposé au mâle intact devenant sexuellement actif, et un effectif de n=14 pour le lot exposé aux poils de bouc (outil anastats). Cette puissance statistique est dans le cas où toutes les femelles exposées au mâle actif sont pubères 1.5 mois avant le groupe isolé des mâles (d’après les résultats acquis) avec en parallèle 50% des femelles exposées aux poils de boucs sont devenues pubères. 4 mâles sont nécessaires afin d'effectuer une rotation lors de l'exposition auprès des femelles et ainsi éviter un potentiel effet d'habituation pouvant impacter notre expérimentation.
Raffinement
Les animaux seront hébergés en groupes sur paille et bénéficieront d'enrichissement comme des caisses en bois et ballons. Des récompenses seront données aux individus lors des prises de sang dont nous avons réduit le nombre d’après les précédents protocoles. Une habituation au frottement de la main sur le museau avec récompense gustative sera réalisée avant l'expérimentation pour éviter le stress pendant cette dernière.
Choix des espèces
Chez la chèvre, la présence d'un mâle sexuellement actif peut impacter la physiologie de la reproduction et les comportements sexuels de la femelle. L'activité sexuelle du mâle semble être la condition sine qua non pour induire une puberté précoce de la femelle. Chez cette espèce, l'exposition de femelles en période de repos sexuel (anoestrus) aux indices sensoriels olfactifs de boucs sexuellement actifs peut mener à l'ovulation. Il serait donc intéressant de comprendre si l'exposition continue à ces indices olfactifs est également suffisante dans l'induction d'une puberté précoce des femelles. De plus, les indices sensoriels olfactifs du bouc sexuellement actif sont connus pour déclencher des réponses au niveau central dans le cadre d'un "effet mâle". Il est donc intéressant d'étudier l'impact sur la maturation sexuelle centrale de cette espèce dans ce contexte. Nous utiliserons des mâles adultes sexuellement matures qui stimuleront des femelles pré-pubères pour lesquelles la fonction de reproduction n'est pas encore mature et dont nous voulons observer sa régulation.
Mise au point de l’induction de l’expression d’une protéine dans le cerveau du rat pour comprendre l’influence d’hormones du métabolisme sur la reproduction
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système nerveux
193 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit une neurochirurgie pour induire dans l'hypothalamus l'expression d'une protéine, et 16 femelles reçoivent en plus un frottis vaginal quotidien pendant cinq semaines, afin d'étudier l'effet de l'hormone IGF1 sur le contrôle cérébral de l'ovulation. Le porteur indique que la chirurgie peut provoquer des hémorragies et une baisse de température, et que les animaux atteignant les points limites sont mis à mort. Il affirme que la reproduction, fonction intégrée, ne peut s'observer que sur un "organisme vivant", ce qui justifierait selon lui le recours au rat.
Objectifs
L'ovulation dépend de l'intégration de facteurs hormonaux, métaboliques, et environnementaux par le cerveau et plus particulièrement par les neurones hypothalamiques à kisspeptine (KP) qui vont orchestrer la sécrétion de la gonadolibérine ou GnRH permettant le pic de l'hormone lutéinisante (LH) à l'origine de l'ovulation. L'objectif est de développer et de mettre en oeuvre une technique permettant d'induire la synthèse d'une proteine dans une région cible du cerveau sur une période de temps étendue (supérieure à 3 semaines) afin d'étudier l'influence de cette proteine sur le contrôle central de l'ovulation.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus sont de deux ordres: le premier consiste en une meilleure compréhension des effets de l' Insulin Growth Factor 1 (IGF1), hormone périphérique, sur le fonctionnement dans le noyau arqué des neurones à KP et plus généralement sur la synchronisation du moment de l'ovulation par l'hypothalamus; le second est la mise au point d'une technique innovante, ne nécessitant pas la mise en oeuvre de bâtiments ayant un niveau de biosécurité élevé, pour induire une proteine dans une région délimitée du cerveau et à un âge déterminé de l'animal ce qui permettra de mieux comprendre sa fonction. Cette technique si elle est validée pourra être déployée chez des espèces animales (telles les espèces de rente) chez lesquelles les outils de génie génétique sont peu disponibles.
Procédures
Tous les animaux (n=193) seront soumis à une neurochirurgie d'une durée moyenne de 15 minutes par animal. Pour ce faire, les animaux seront anesthésiés et leur température corporelle sera maintenue grâce à un tapis chauffant. Parmi ces 193 animaux, 16 femelles auront un suivi de cyclicité par frottis vaginal réalisé pendant cinq semaines à raison d'un frottis quotidien (les femelles vigiles sont maintenues le temps du frottis).
Impact sur les animaux
Effets directs: Toute neurochirurgie peut entrainer des diminutions de la température corporelle et des hémorragies. L'incision de la peau du crâne peut induire une douleur localisée. Effets indirects: Mobilité et hygiène du pelage éventuellement réduites suite à la neurochirurgie, l'induction de la synthèse d'IGF1 pourrait avoir des effets sur le poids de l'animal (perte ou gain). Les effets directs sont de courte durée (
Devenir
Le projet porte sur le cerveau et sur l'analyse anatomique et fonctionnelle d'un traitement in situ constitué par un transfectant et un plasmide. De ce fait, il est nécessaire d'euthanasier tous les rats de ce projet en fin d'expérimentation afin de confirmer la zone d'injection, de mesurer son étendue et de caractériser d'éventuelles lésions tissulaires.
Remplacement
La fonction de reproduction étant une fonction intégrée sous contrôle de l'hypothalamus, elle ne peut s'observer que sur un organisme vivant. Les expériences s'appuieront néanmoins sur les données de la littérature pour choisir les critères expérimentaux les plus pertinents et réduire le nombre de tests.
Réduction
Le choix du nombre d’individus par lot s'appuie sur les données de la littérature et notre expérience antérieure montrant que des résultats exploitables et statistiquement fiables peuvent être obtenus avec des groupes compris entre 5 et 7 animaux selon les données à exploiter. La réalisation successive des expériences (et non en parallèle) permet de réduire le nombre de lots expérimentaux car chaque critère établi sera réutilisé dans l'expérience suivante. La taille des lots a été déterminée en nous basant sur notre expérience antérieure où selon les données quantifiées, la variabilité inter-animale et le test statistique utilisé il faut au minimum 7 animaux/groupe. Nous avons ajouté 1 animal par lot afin de prévenir tout risque lié à la chirurgie.
Raffinement
Les rats seront hébergés par trois en présence d'objets en carton (boites à oeufs, tube). Une semaine d'habituation à la manipulation par l'expérientateur sera prévue pour chaque lot de chaque série d'expérience. Les rats seront anesthésiés lors des chirurgies et recevront un traitement antalgique consécutivement à la neurochirurgie. Les rats recevront une pommade ophtalmique pour conserver une bonne lubrification de l'oeil pendant la chirurgie. La surveillance post-opératoire s'appuiera sur l'observation quotidienne du comportement, de l'apparence physique et du poids corporel. La molécule étudiée est une hormone endogène qui n'est pas connue pour avoir des effets nocifs sur la santé des animaux, de même l'absence de nocivité du transfectant a été établie. Néanmoins, une surveillance quotidienne des animaux sera effectuée tout au long de l'expérimentation ainsi qu'un suivi de poids bihebdomaire.
Choix des espèces
C’est une espèce de référence pour l'étude du contrôle central de la reproduction utilisée en routine par de nombreux laboratoires. L'intérêt de cette espèce dans le cadre de notre projet est la durée courte des cycles ovariens (4 jours) et la bonne reproductibilité/fiabilité des coordonnées stéréotaxiques pour les approches de neurochirurgie. Les animaux seront sexuellement matures afin d'avoir un axe gonadotrope activé et, dans le cas des femelles une activité de reproduction régulière facilement observable par la réalisation de frottis vaginaux. De plus, les coordonnées stéréotaxiques de l'atlas de référence s'appliquent pour des animaux dont le poids est proche de 280g.
Rôle du récepteur des glucocorticoïdes et de son co-régulateur Lsd1 dans l’atrophie musculaire
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système musculosquelettique
Une souris qui perd plus de 20 % de son poids en une semaine est mise à mort. 320 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour des analyses moléculaires et histologiques, 300 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré et 20 à un niveau sévère. Toutes reçoivent cinq jours d'injections intrapéritonéales de tamoxifène, puis, selon leur groupe, une injection de dexaméthasone ou de placebo, un mois de gavage quotidien à la prednisone ou au placebo, 24 à 48 heures de jeûne, ou trois heures de tests de tolérance au glucose et à l'insuline par prises de sang à la queue, pour étudier le rôle du gène Lsd1 dans la fonte musculaire, qui peut atteindre 20 % du muscle sous glucocorticoïdes et 30 % sous jeûne. Le porteur écrit que ce jeûne "pourra fortement affaiblir les animaux", précise n'avoir prévu ni anesthésie ni analgésique, et annonce un bénéfice au conditionnel : contrôler cette voie "ouvrirait de nouvelles perspectives" contre les effets indésirables des glucocorticoïdes.
Objectifs
Les glucocorticoïdes (cortisol chez l'homme et corticostérone chez la souris) ont différents effets chez les mammifères, contribuant au métabolisme, à la réaction immunitaire et à la réponse au stress. En raison de leurs propriétés anti-inflammatoires, les glucocorticoïdes sont des traitements largement prescrits qui ont révolutionné le domaine de la médecine. En effet, les agonistes synthétiques, par ex. la prednisone et la dexaméthasone (Dex) sont couramment utilisés pour traiter les maladies inflammatoires chroniques telles que la polyarthrite rhumatoïde, la sclérose en plaques, l'asthme, et certaines myopathies. Néanmoins, l'utilisation chronique de ces composés peut entraîner d'importants effets secondaires, comme le diabète de type 2, l'ostéoporose, ou une atrophie musculaire. Les effets des glucocorticoïdes sont médiés par le récepteur des glucocorticoïdes (GR), un membre de la superfamille des récepteurs nucléaires. Dans le modèle classique, GR lié à une hormone est convoyé dans le noyau, où il se lie à ses éléments de réponse sur l'ADN de manière coopérative avec d'autres protéines appelées des corégulateurs. De plus en plus de preuves indiquent une spécificité tissulaire de ces corégulateurs. Lsd1 est un corégulateur qui interagit avec un autre membre des récepteurs nucléaires, le récepteur aux androgènes, dans les cellules cancéreuses de la prostate humaine. Nos données préliminaires montrent que Lsd1 interagit avec GR dans le muscle squelettique et que les niveaux de Lsd1 augmentent lors de la fonte musculaire induite par les glucocorticoïdes. De plus, les souris dépourvues de Lsd1 dans les myofibres ne parviennent pas à induire l’expression des gènes impliqués dans la protéolyse en réponse à la mise à jeun, ce qui indique que Lsd1 pourrait agir comme un coactivateur de GR pour favoriser le catabolisme musculaire. L'objectif de ce projet est d'identifier le rôle de Lsd1 dans les fibres musculaires adultes dans des conditions physiologiques et dans l'atrophie musculaire induite par les glucocorticoïdes soit par des traitements avec des composés analogues, soit par la mise à jeun.
Bénéfices attendus
Contrôler l'activité des GR en modulant celle des co-régulateurs tels que Lsd1 ouvrirait de nouvelles perspectives pour réduire les effets indésirables induits par les glucocorticoïdes.
Procédures
L'ensemble des animaux sera injecté au Tamoxifène par voie intra-péritonéale pendant 5 jours (30 sec/ souris). Le groupe 1 qui nous servira à étudier le rôle de Lsd1 dans le muscle sain subira ensuite une mesure de poids (30 sec/ souris), de glycémie (1 min/ souris), ainsi qu'un test de tolérance au glucose (IPGTT) et un test de tolérance à l’insuline (IPIST) (180 min au total / souris) par prélèvements sanguins au niveau de la veine caudale. Le groupe 2 qui nous permettra de comprendre le rôle de Lsd1 dans l'atrophie musculaire induite par un traitement aigü aux glucocorticoïdes sera injecté une seule fois à la dexaméthasone ou avec un placebo par voie intra-péritonéale (30 sec/ souris). Le groupe 3 qui nous permettra de comprendre le rôle de Lsd1 dans l'atrophie musculaire induite par un traitement prolongé aux glucocorticoïdes sera traité à la prednisone ou avec un placebo par gavage (1 min/ souris) tous les jours pendant 1 mois. Le groupe 4 ne subira pas di'ntervention en dehors de l'injection au Tamoxifène mais sera mis à jeun de 24 à 48h.
Impact sur les animaux
L’injection de tamoxifène, de glucose, d'insuline et de dexaméthasone peut causer des infections. Le site d'injection sera surveillé chaque jour, et désinfecté si besoin. La mise à jeun sur 24 - 48h pourra fortement affaiblir les animaux. L'injection d'insuline pourra éventuellement provoquer une hypoglycémie. Le gavage peut conduire à des fausses routes. L'incision au niveau de la queue pour les mesures de glycémie n'est pas douloureuse mais peut entrainer un inconfort chez l'animal. La présence de sang dans la cage peut générer un comportement agressif et ses congénères. Les traitements aux glucocorticoïdes peuvent entrainer une fonte musculaire allant jusqu'à une perte de 20% du poids du muscle. Il en va de même avec la mise à jeun pour laquelle la fonte musculaire peut atteindre 30%, pouvant de ce fait impacter la mobilité des animaux.
Devenir
L’ensemble des animaux sera mis à mort à la fin de chaque PE pour des études moléculaires et histologiques.
Remplacement
Afin de déterminer les effets des glucocorticoïdes endogènes (mise à jeun) et synthétiques (Dex et Prednisone) sur l'atrophie musculaire, le recours à un organisme entier est nécessaire. Par ailleurs, de nombreux facteurs et hormones interviennent dans l’homéostasie tissulaire. Ainsi, il est nécessaire d’utiliser un modèle in vivo afin que tous les facteurs physiologiques pouvant intervenir dans ce processus soient pris en compte. A ce titre, la souris est un modèle de référence. En effet, l'histologie des muscles de la souris est similaire à celle de l'homme. Par ailleurs, le temps de gestation de la souris est relativement court (21 jours en moyenne) et permet la production de larges cohortes, contribuant à la production de résultats significatifs.
Réduction
De nombreuses études menées au laboratoire ont apporté une bonne connaissance du modèle de mutation et de la méthodologie à utiliser, permettant ainsi la mise en place d’expérimentations de qualité et raffinées sur un nombre limité de cohortes. Cela permettra l'utilisation d'un nombre d'animaux limité au strict minimum, tout en assurant une pertinence statistique et qualitative des résultats. Pour réaliser le type d’analyses envisagées, un faible nombre d’animaux est requis par groupe, à savoir 10 animaux par condition. En effet, les études montrent qu’il faut 10 animaux par condition pour détecter la différence escomptée à l’aide d’un test statistique. De plus, pour une même souris une patte sera utilisée pour l'analyse d'expression des gènes et l'autre patte pour les analyses histologiques, limitant ainsi le nombre d'animaux.
Raffinement
Le risque d’infection sera pris en considération au niveau de la zone d’injection du tamoxifène et des glucocorticoïdes. Les animaux utilisés pour ces expérimentations seront observés quotidiennement. L’état de chaque souris sera référencé dans un tableau comprenant des indicateurs comportementaux et physiologiques permettant de détecter la souffrance des animaux. Les paramètres utilisés seront le poids, la posture de l’animal, l’état de son pelage, son activité. Par exemple, si l'animal présente un dos vouté, un pelage hérissé ou est inactif après stimulation, ces observations seront référencées dans le tableau. Ces indicateurs nous permettront d’anticiper toute souffrance inutile, et d’intervenir au plus vite afin d’améliorer le bien-être de l’animal. Si l’un des animaux atteint le point limite, celui-ci sera immédiatement mis à mort. De plus, en cas de diminution de plus de 20% du poids corporel sur une semaine, une euthanasie sera réalisée. Une seule injection de dexaméthasone n'est en général pas problématique pour l'animal. Néanmoins, si l'injection est mal effectuée et entraine des souffrances pour l'animal pouvant éventuellement causer sa mort, celui-ci sera euthanasié afin d'éviter toute douleur inutile. Les expérimentations prévues dans ce protocole seront exécutées sur animal vigile car l'anesthésie serait plus "traumatisante" que les injections sur animaux non anesthésiés. Nous n'avons pas prévu d'anesthésier les souris, ni de leur administrer d'analgésiques.
Choix des espèces
Les effets des glucocorticoïdes sur un type cellulaire donné impliquent des voies de signalisation complexes ainsi que le microenvironnement cellulaire. Ainsi, l'utilisation de modèles cellulaires reste limitée. La souris présente un intérêt particulier pour l'administration de traitements pharmacologiques du fait de sa facilité de manipulation, mais aussi de la similarité avec l'homme, tant au niveau histologique qu'au niveau du type de réponse aux traitements. Par ailleurs, les techniques de mutagénèses conditionnelles ne sont disponibles que chez les souris et sont validées pour des études physiopathologiques de gènes. Le projet s’intéresse au rôle de GR et son co-régulateur Lsd1 dans l'atrophie musculaire de l’organisme adulte. Les animaux seront donc injectés au tamoxifène entre 7 et 11 semaines d'âge et étudiés dans les semaines suivant l'injection. Pour les études métaboliques, les animaux seront mis à mort à deux temps : (i) à 15 semaines, âge auquel le muscle utilise essentiellement des acides gras pour produire de l'énergie, (ii) à 30 semaines, âge auquel le muscle squelettique utilise principalement des sucres.
Approche thérapeutique pour le diabète de type II : validation d’un candidat médicament
- Recherche appliquée
- Troubles endocriniens
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
390 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Elles reçoivent une injection puis, sous anesthésie, une capsule sous-cutanée délivrant un candidat médicament, avant un test de tolérance au glucose avec quatre prises de sang. Le porteur vise à valider l'association de deux médicaments contre le diabète de type 2 et à conforter le passage à un essai clinique. Il affirme qu'aucun modèle in vitro ne reproduit la complexité d'un organisme vivant.
Objectifs
En 2015, la France comptait 3,7 millions de personnes traitées pour un diabète dont 90% présentaient une insulino-résistance. La résistance à l’insuline, qui se caractérise par une perte de sensibilité des tissus périphérique (muscle, tissus adipeux) à cette hormone, s’installe progressivement et silencieusement chez les sujets à risques (âgés, en surpoids ou obèses) et est la cause majeure de l’apparition du diabète de type II. Nous développons une protéine dont le mécanisme d’action anti-inflammatoire et antioxydant permet de diminuer la résistance à l’insuline dans 2 modèles murins différents. Des premières études ont permis d’identifier une dose efficace de notre candidat médicament démontrant son efficacité sur la résistance à l’insuline. En raison de son mécanisme d’action lui permettant de cibler la cause du diabète de type II à savoir la résistance à l’insuline, notre médicament pourra être utilisé en combinaison avec les antidiabétiques oraux actuellement sur le marché qui ont spécifiquement un effet hypoglycémiant. L’objectif d’une telle combinaison chez l’homme sera de retarder voire de stopper l’utilisation de l’insuline comme dernier recours thérapeutique en bloquant la progression de la résistance à l’insuline.
Bénéfices attendus
Valider la synergie de l’association de 2 médicaments permettant une prise en charge globale du diabète de type II en ciblant plusieurs mécanismes moléculaires à l’origine de la pathologie. Les résultats obtenus renforceront donc le positionnement de notre médicament pour la prise en charge du diabète de type II et confirmeront la pertinence d’un essai clinique de type II chez des patients diabétiques.
Procédures
Au cours de ce protocole, nos animaux seront soumis à 3 interventions : - l’Administration de molécule par une injection abdominal nécessitant de tenir l’animal pendant qq secondes - Mise en place d'une capsule délivrant notre médicament sous la peau nécessitant une anesthésie générale d'environ 15-20 minutes par animal -Evaluation sur 120 min de la tolérance au glucose sur animal vigil par une administration oral de glucose suivi de 4 prises de sang afin de réaliser des dosages.
Impact sur les animaux
Au cours de cette étude, nous avons cibler 1 nuisance qui pourrait impacter nos animaux, elle pourrait survenir à la suite de la mise en place de la capsule délivrant notre médicament par l’induction légère d’une inflammation au niveau du site d’implantation. Elle sera atténuée par une injection d'anti inflammatoire systématique. Une surveillance quotidienne des animaux sera réalisée tout au long de l’étude.
Devenir
La fin de chaque procédure les animaux seront mis à mort afin de prélever des tissus sur lesquels on pourra réaliser des analyses et des dosages ultérieurement.
Remplacement
Notre projet correspond à un travail de phase préclinique visant à tester l'effet anti-diabétique d'une nouvelle molécule. C'est donc un passage obligé vers la clinique et l'Homme. Il n'existe pas actuellement de modèle in vitro permettant de reproduire la complexité d'un organisme vivant.
Réduction
Pour ce projet nous utiliserons 15 animaux par groupe afin d’ observer une diminution significative la glycémie à jeun. Les résultats de cette étude seront validés par l’usage rationnel de tests statistiques.
Raffinement
L’ensemble des procédures de ce projet vise à concilier une interprétation fiable des résultats et le respect du bien-être animal. Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation. Les chirurgies sont réalisées sous anesthésie générale et la prise en charge de la douleur est prévue avant pendant et après l’opération. De plus, des points limites adaptés (chute importante de la glycémie au cours du test, perte d'un implant...) aux procédures expérimentales ainsi que des critères d'arrêt des souffrances (perte de poids supérieur à 15%...) sont mis en place.
Choix des espèces
Les souris ont une physiologie métabolique proche de l'Homme notamment en ce qui concerne la régulation de la glycémie et sont souvent utilisées comme modèles de pathologie humaine comme le diabète. Il s'agit de jeunes adultes, âgés de 11 semaines.
Rôle d’un modulateur épigénétique d’intérêt dans l’obésité, le diabète de type 2 et la stéatose hépatique chez la souris
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système immunitaire
1 430 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Selon les groupes, elles subissent des régimes gras ou déficients pendant une à seize semaines, des prélèvements répétés, un gavage ou une injection, pour étudier une protéine des macrophages dans l'obésité et le diabète de type 2. Le porteur indique que les souris privées de la protéine peuvent développer des lésions cutanées et que celles au régime déficient sont surveillées pour ne pas dépasser 20 % de perte de poids. Il conclut que les cultures cellulaires ne donnent pas un modèle physiologique d'obésité et que la souris est "nécessaire", en vue d'une éventuelle approche thérapeutique chez l'humain.
Objectifs
Le diabète ainsi que l’accumulation de graisse dans un organisme peuvent provoquer une cascade de réactions immunitaires. Ces dernières sont connues comme étant déterminantes dans la survenue d’un diabète de type 2 et les nombreuses complications associées à cette maladie. Les mécanismes impliqués commencent à être connus. Ce projet a pour but d’étudier le rôle d’un modulateur du système immunitaire susceptible d’être impliqué.
Bénéfices attendus
Nous devrions démontrer l'importance de ce modulateur dans la maladie du diabète de type 2 et dans ses complications. Ce projet de recherche fondamental a pour objectif de définir les conséquences que pourrait provoquer l'absence de cette protéine, uniquement dans les macrophages, et donc de comprendre son rôle dans l’inflammation et la régulation du glucose chez des souris. A terme, influencer l'activité de cette protéine pourrait être proposé comme une nouvelle approche thérapeutique chez l'Homme pour contrôler l'inflammation afin d'atténuer le risque de diabète de type 2 et de stéatose hépatique.
Procédures
Selon les groupes, les animaux seront soumis à différents types d'alimentation sur des durées comprises entre 1 et 16 semaines et à des prélèvements répétés (entre 2 et 9 prélèvements par souris) espacés de 2 semaines et qui durent chacun 30 secondes. En fin d’expérience, les animaux subiront une mise à jeun de 16h ou 6h et un gavage ou une injection (10 secondes chacun) suivi de 6 prélèvements de sang. Un groupe d’animaux recevra l’injection d’une molécule pour pouvoir accumuler et récupérer les cellules d’intérêts pour le projet. Cette injection aura lieu une seule fois et durera 30 secondes.
Impact sur les animaux
Les animaux ne possédant pas la protéine étudiée (uniquement dans les macrophages) peuvent être amenés à développer des plaies au niveau du dos à partir de l'âge de 6 mois : perte de poil et lésions cutanées. Pour cette raison aucun animal ne sera étudié au delà de l'âge de 6 mois, de cette façon nous évitons l'apparition éventuelle de ces plaies. Les animaux placés sous régimes enrichis en lipides vont prendre du poids tout au long des semaines de régime et vont devenir un peu moins actifs. Les souris placées sous régime décifient vont perdre du poids, elles seront surveillées de près pour ne pas qu'elles dépassent une perte de poids de 20%.
Devenir
L'ensemble des animaux sera mis à mort à la fin de leur procédure afin de prélever différents organes pour les analyser. Nous pourrons ainsi étudier les altérations du foie, des tissus graisseux, et du pancréas par différentes techniques permettant des observations précises au niveau cellulaire, génomique ou protéique et ce afin de bien décrire le processus de la maladie et notamment le rôle de la protéine que nous étudions.
Remplacement
Ce sont des études in vitro, elles même appuyées sur des données issues de cohortes de patients, qui ont déterminé le choix de cette protéine à étudier. Cependant, les études in vitro seules, comme les cultures cellulaires, ne permettent pas d'obtenir un modèle physiologique d'obésité, d'homéostasie glucidique et de stéatose hépatique. Les modèles animaux sont donc nécessaires pour évaluer in vivo l’effet de l'absence de notre protéine d'intérêt au niveau des macrophages, mais également pour définir la réponse globale d’un animal face à la maladie (obésité, diabète, athérosclérose, stéatose hépathique modérée ou majeure).
Réduction
Le nombre d'animaux utilisé est de 1430. Afin de limiter le nombre d’animaux dans l’étude, nous avons développé́ des protocoles permettant l'analyse de plusieurs paramètres sur un même animal, comme par exemple l'évaluation de la tolérance au glucose et l’évaluation de la sensibilité à l’insuline successivement. De plus afin de réduire le nombre d'animaux, le groupe contrôle (régime non enrichi ou déficient) servira de comparaison aux cinq types d'alimentation. Pour chaque condition (type d'alimentation et durée), des groupes de 80 souris seront générés (40 qui possèdent la protéine étudiée et 40 qui n'en possèdent pas dans les macrophages), il s'agit du nombre minimal d'individus nécessaire pour analyser correctement les résultats.
Raffinement
Les animaux sont hébergés sur des portoirs ventilés et ont un accès libre et illimité à l'eau et la nourriture. Les conditions de température et d'humidité sont contrôlées et monitorées tous les jours pour qu'elles soient optimales pour les souris. Le cycle d'éclairage est de 12h par jour (8h-20h), les souris étant des animaux nocturnes une période importante d'obscurité est indispensable à leur bien-être. Les animaux sont hébergés avec leurs congénères (5 par cage maximum) et l'isolement est évité au maximum, en effet la souris est un animal grégaire, la vie en groupe est un facteur important pour son bien-être. Si, pour des raisons de protocole, une souris devait se retrouver seule dans une cage, l’enrichissement sera augmenté. Pour s’assurer du confort des souris, elles bénéficieront de coton et de «maisons» afin de les occuper et qu’elles puissent se construire un « nid ». Les souris seront sous surveillance quotidienne de la part de l'équipe professionnelle de zootechnie. En ce qui concerne les procédures expérimentales nous avons mis en place des fiches de suivi permettant la prise en compte de différents facteurs visibles chez l'animal révélant son bien-être (évolution du poids, comportement, aspect physique). Nous avons également veillé à ce que le matériel soit adapté pour les prélèvement ou l'administration. Nous avons également mis en place des mesures en vue de réduire au maximum les douleurs pouvant être dues aux prélèvements (mise sous anesthésie ou application d'une solution antiseptique).
Choix des espèces
La souris est le modèle de référence dans l'étude de l'obésité et du diabète, en effet les gènes impliqués dans l’obésité et le diabète (dont les gènes de l'inflammation chronique) jusqu’à présent identifiés sont très proches chez la souris et chez l’Homme. De plus la souris est un modèle permettant l'obtention relativement rapide du nombre d'individus suffisant et que nous sommes en capacité d'héberger dans des conditions (surface, température, luminosité) nécessaires à son bien-être. La souris est également un modèle pour lequel il existe beaucoup d’outils disponibles : modification du génome pour créer les meilleurs modèles d'études possible, méthodes n'analyses des tissus prélevés, etc. L'ensemble de ces critères font de la souris le modèle optimal pour répondre aux questions du présent projet. Nous avons choisi de commencer les études sur des souris qui ont entre 8 et 10 semaines. Cela correspond à la maturité sexuelle (stabilisation hormonale) et équivaut à l'entrée dans l'âge adulte chez l'Homme.
Rôle de la malonylation des lysines dans la régulation du métabolisme diurne/circadien dans un contexte d’obésité chez la souris.
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
3 872 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Rendues obèses par un régime gras ou par mutation génétique, elles reçoivent une injection derrière l'œil et des injections abdominales répétées pendant deux à douze semaines, pour étudier une modification de protéines liée au métabolisme du foie. Le porteur décrit des effets limités, une douleur au point d'injection disparaissant dans la journée, et indique que les souris sont tuées à la fin pour prélever leurs organes. Il affirme qu'aucune approche in vitro ou in silico ne peut modéliser la régulation circadienne du métabolisme et juge le recours au modèle animal "primordial".
Objectifs
Les rythmes biologiques endogènes, générés par l’horloge circadienne moléculaire (HC), permettent l’homéostasie métabolique. Chez les mammifères, une HC centrale synchronisée par la lumière régule les fonctions physiologiques comme le cycle de veille/sommeil ou les phases de jeûne et d’alimentation. Bien que synchronisés par l’HC centrale, les organes périphériques possèdent leur propre HC. Au niveau du foie, le rythme alimentaire a un fort pouvoir synchronisateur sur l’HC hépatique et sur la rythmicité du métabolisme. Nous avons montré l’importance des modifications post-traductionnelles (PTMs) des protéines dans la régulation des rythmes métaboliques. Le répertoire des PTMs est vaste et leur exploration circadienne constitue un défi majeur pour comprendre le lien entre l’HC et les troubles métaboliques. La malonylation des lysines (Kmal) est un PTM lié au métabolisme. Nous avons récemment observé au niveau hépatique que la Kmal est rhythmique, sous le contrôle de l’HC et dérégulée dans les maladies métaboliques tels que l’obésité et le diabète de type II. Nous avons aussi observé que l’expression de l’enzyme mitochondriale ACSF3 (ACSF3 acyl-CoA synthetase family member ; impliquée dans la régulation de la Kmal) est aussi rhythmique et dérégulée dans les maladies métaboliques. Les perturbations des rythmes quotidiens de Kmal accompagnent les perturbations du métabolisme et notre hypothèse de travail est que la Kmal sous le contrôle de l’enzyme mitochondriale ACSF3 est impliquée dans l’apparition et la progression des troubles métaboliques. Ainsi, les objectifs du projet sont d’étudier dans un contexte d’obésité, (1) la régulation temporelle de la Kmal et (2) le rôle d’ACSF3 dans cette régulation. Ce projet étudiera aussi l’implication du (3) rythme alimentaire et de (4) l’HC hépatique dans le pouvoir régulateur de la Kmal sur le métabolisme quotidien.
Bénéfices attendus
Nos travaux précédents ont étendu l’état des connaissances sur l'orchestration quotidienne du protéome hépatique. Ils ont aussi mis en évidence le rôle des modifications post-traductionnelles (PTMs) comme la phosphorylation et l'acétylation dans la régulation du protéome et du métabolisme rhythmique. Un défi majeur en chronobiologie reste de comprendre comment l'HC synchronise le métabolisme et coordonne la physiologie quotidienne au niveau post-traductionnel. Dans ce contexte, nous possédons une expertise unique pour étudier le rôle des PTMs chez les mammifères dans un contexte physio-pathologique. Le syndrome métabolique a une incidence épidémiologique et économique importante en France et plus largement dans le monde mais le rôle des rythmes biologiques (e.g. rythme alimentaire et HC) reste sous-estimé : En effet, les études nutritionnelles se concentrent souvent principalement sur la composition et la quantité des aliments. Cependant, la régulation quotidienne du métabolisme par l'HC et le moment de la prise alimentaire sont des facteurs importants de la santé métabolique chez les mammifères. Par conséquent, non seulement la qualité et la quantité, mais aussi le moment de la prise alimentaire sont importants pour une nutrition saine et pour prévenir les maladies métaboliques. La compréhension des mécanismes moléculaires impliqués est justifiée par (1) la forte incidence des troubles métaboliques, 30% des adultes étaient en surpoids et 17% étaient obèses en 2020 en France (Enquête Odoxa) (2) les perturbations toujours plus importantes dans les activités sociales et professionnelles modernes (le travail de nuit a presque doublé en 20 ans en France et ne cesse pas d'augmenter). En étudiant l’implication de la malonylation au niveau du lien entre l’HC, le rythme alimentaire et le métabolisme quotidien, ce projet va approfondir l’état des connaissances du fonctionnement et du dysfonctionnement moléculaire hépatique dans le cadre des désordres métaboliques liés à l’obésité et au diabète de type II. Compte tenu de l'éventail des maladies et de la population concernée par nos travaux, en clarifiant les rôles respectifs de l'HC et des signaux régulés par le rythme alimentaire dans la régulation du métabolisme quotidien, les résultats issus de ce projet de recherche pourront être appliquer au traitement des maladies métaboliques et auront sur le moyen/long terme un effet bénéfique sur la santé de la population en général.
Procédures
Tous les animaux seront soumis à une injection rétro-orbitale unique. Sur certaines procédures, certains animaux recevront une injection unique en intrapéritonéale. Sur certaines procédures, certains animaux seront injectés en intrapéritonéale quotidiennement pendant 2 à 12 semaines.
Impact sur les animaux
Les adéno-virus, le PBS et le malonate utilisées au cours de ce projet peuvent générer une douleur au site d’injection qui disparait rapidement dans la journée. Les injections d’adéno-virus en retro-orbitale, font apparaitre occasionnellement une pâleur ou une cyanose temporaire si l’injection est réalisée sur des souriceaux. Ces effets secondaires rares, ne se produisent jamais chez les souris d’age adulte utilisées lors de ce projet.
Devenir
A l’issue de toutes les procédures, les animaux seront mis à mort et les organes collectées pour réaliser les études de protéomiques ou de microscopie.
Remplacement
Ce projet préclinique d’étude de la physiopathologie métabolique commun aux mammifères nécessite l’utilisation de modèle murins d’obésité induite par le régime gras et d’obésité génétique (ob/ob) ainsi que l’utilisation de modèles murins d’invalidation et de surexpression de gènes d’intérêts pour évaluer le rôle spécifique du foie dans les effets métaboliques généraux. La régulation circadienne du métabolisme chez les mammifères implique simultanément de nombreux niveaux de régulation faisant intervenir des processus biologiques intégrés au niveau de l’organisme. L’expérimentation animale reste nécessaire afin d’étudier les réactions de l’organisme soumis à l'ensemble des contrôles nerveux, hormonaux et humoraux mis en place par l'horloge circadienne. Il est donc impossible de substituer ou de modéliser par des approches in-vitro ou in-silico de l’ensemble de ces processus biologiques et le recours au modèle animal est donc primordial. De plus, les souris C57Bl6 soumises à un régime gras et ob/ob sont des modèles déjà validés pour l'étude du métabolisme et validés pour les études portant sur les rythmes circadiens.
Réduction
Afin de réduire le nombre d’animaux utiliser au total, nous commencerons ce projet par une phase pilote avec un nombre limité d’animaux. Par la suite, afin de réduire et d’utiliser le nombre minimum d’animaux permettant d’obtenir une puissance statistique suffisante, nous avons (1) analysé des données récemment publiées et (2) utilisé les directives récemment publiées par les leaders mondiaux en chronobiologie. Ceci nous a permis de fixer le nombre de réplicas biologiques à 4 lors des études de rythmicité quotidienne, et à 10 animaux par groupes d’études lors de la réalisation des tests métaboliques.
Raffinement
Dans un but de raffinement, ce projet débutera par une phase pilote avec un nombre limité d’animaux. Les phases suivantes ne seront conduites que si la première phase valide les niveaux d’inhibition de nos gènes cibles. L’utilisation de système de mesure de calorimétrie indirecte et de suivi en temps réel de prise alimentaire limite le nombre d’interventions et la gêne/stress occasionné(e) sur les animaux (e.g. limitation du nombre d’interventions répétées pour peser le bol alimentaire dans le cadre du suivi du rythme de prise alimentaire). Le personnel expérimenté et qualifié effectuera les expérimentations et soins appropriés pour garantir une efficacité expérimentale et une souffrance minimale. Le cycle jour/nuit sera contrôlé par des armoires circadiennes dédiées. Le nombre de souris par cage respectera la règlementation en vigueur avec un environnement enrichi (frisottis de papier). Les animaux seront observés quotidiennement pour déceler toute apparition de signes de détresse ou souffrance (points limites généraux). La fréquence d’observation sera ajustée si besoin.
Choix des espèces
Les souris C57Bl6 et ob/ob C57Bl6 constituent un modèle de choix pour les études métaboliques et de l’horloge circadienne. De plus, le modèle C57Bl6 est particulièrement adapté pour l’étude des pathologies métaboliques induites par régime gras et irrégulier dans le temps. Lors de ce projet les souris C57Bl6 seront âgées entre 10 et 30 semaines ce qui correspond à un age adulte chez l’être humain. A cet age, les effets secondaires indésirables liés aux injections rétro-orbitales sont inexistants (cf. 3.3.2.4).