Biologie du développement
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Etude de l’inhibition génétique de la phosphodiesterase 2A
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système nerveux
1 640 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré à sévère, la plupart tuées à l'issue, 320 issues de la création de lignée pouvant être gardées pour la reproduction. Certaines reçoivent l'injection de composés inflammatoires dans la patte, provoquant une douleur de 45 minutes à 4 heures, et 240 subissent une perfusion intracardiaque létale sous anesthésie. Les souris passent des tests sociaux et cognitifs du stade de souriceau à l'âge adulte, dont des tests d'anxiété et d'interaction sociale précédés de deux heures d'isolement. Le porteur affirme qu'aucune méthode in vitro ne remplace la souris et présente ce modèle génétique comme un "nouveau modèle de maladie du cerveau" pour l'autisme et le syndrome de l'X fragile.
Objectifs
Des mutations du gène PDE2A ont été découvertes chez des patients atteints d’autisme et de déficience intellectuelle, qui sont des maladies du développement du cerveau . La protéine PDE2A est très fortement exprimée dans le cerveau et a un rôle clé dans le développement des neurones, leur morphologie et fonctionnement. Ceci explique que des altérations de son niveau d’expression (trop ou trop peu de protéine) puissent avoir un impact négatif sur le fonctionnement neuronal et induire des maladies du cerveau. L'étude de la souris Pde2a +/- qui, comme les patients, a une quantité diminuée de PDE2A est donc une nécessité du point de vue comportemental puisqu’elle devrait représenter un nouveau modèle de maladie du cerveau. Le syndrome de l'X Fragile est une autre forme très fréquente de déficience intellectuelle et d’autisme . Ce syndrome est dû à l'absence de la protéine FMRP qui est fortement exprimée dans le cerveau. Elle module l’expression de plusieurs protéines qui sont donc déréglées (trop ou trop peu) dans le cerveau des patients X Fragile . Néanmoins, nous ne connaissons pas laquelle ou lesquelles parmi ces protéines est/sont responsable/s majoritairement de la maladie chez les patients X Fragile. En conséquence, il n'existe aucun traitement pour les malades X Fragile. Les souris qui n’ont pas FMRP sont le modèle animal du syndrome de l’X Fragile. Dans le cerveau de ces souris, la quantité de PDE2A est augmenté de 50%. Nous proposons de croiser les souris modèle du X Fragile ayant trop de PDE2A avec la lignée de souris qui ont moins de PDE2A dans le but d'obtenir une souris ayant un niveau de PDE2A normalisé . Si nous retrouvons une normalisation de la mémoire et du comportement social chez les souris que nous avons générées avec un niveau normalisé de PDE2A, nous pourrons conclure que l’augmentation de PDE2A est la cause principale de déficience intellectuelle et autisme chez les patients atteints du Syndrome de l’X Fragile. Des drogues qui permettront de réduire l’activité de PDE2A pourront donc être utile pour traiter les patients X Fragile. Une autre conclusion de ce travail sera aussi de prouver qu’une augmentation ou une réduction d’une protéine clé (comme PDE2A) dans la fonction du cerveau peut induire la même maladie du développement du cerveau.
Bénéfices attendus
Ce projet nous permettra de : 1) Caractériser d’un point de vue comportemental les souris ayant moins de PDE2A et de mettre à disposition de la communauté scientifique ce potentiel nouveau modèle de maladie du développement du cerveau. 2) Comprendre le rôle de l’augmentation de PDE2A dans la manifestation de la déficience intellectuelle et de l'autisme associé au syndrome de l'X Fragile. 3) Valider l’inhibition chronique de PDE2A comme traitement pour le syndrome de l'X Fragile.
Procédures
Différents tests sociaux et cognitifs seront réalisés ponctuellement et qui dureront, selon les tests, de 3 minutes à 2 heures. Ces tests se feront chez les souriceaux, à l'adolescence (un mois) et à l'âge adulte (dès deux mois) Pour les tests sur la douleur inflammatoire, des composés inflammatoires seront injectés en sous-cutané dans la patte de la souris. L'animal sera testé pendant 45 minutes. En terme de procédures chirugicales, certains animaux seront soumis à une perfusion intra-cardiaque, et une injection d'anesthésique et une d'antalgique seront effectuées sur chaque animal.
Impact sur les animaux
Les animaux seront soumis à des contentions manuelles plusieurs fois au cours de leur vie, que ce soit pour des pesées ou pendant les différents tests. Les tests comportementaux réalisés sont classiques et indolores, à l'exception des tests sur la douleur inflammatoire. Une douleur résulte de l'inflammation induite dans ces tests, mais sa durée est de 45 minutes à 4 heures selon le type de test. Concernant les autres tests, de l'anxiété peut être attendue lors des différents tests liée à un nouvel environnement notamment pour les tests d'anxiété ou lors de l'isolement dans l'actimètre ou pendant le test d'interaction sociale avec 2h d'isolement auparavant.
Devenir
Si les souris de la lignée nouvellement créée ne montrent aucune altération physique préjudiciable à l’animal (ce qui est attendu), les 320 animaux de cette création de lignée seront gardés en vie pour la reproduction. Dans le cas contraire, il seront mis à mort, nous récupérerons différents organes afin de déterminer les causes de cette altération, et les procédures comportementales ne seront pas réalisées. L'ensemble des animaux seront mis à mort à l'issue des procédures expérimentales. Nous récupérerons différents organes (cerveau, moelle épinière, surrénales, testicules et ovaires) afin de réaliser des études moléculaires. 240 de ces animaux subiront une perfusion intra-cardiaque, sous anesthésie générale, au cours de laquelle ils décèderont afin de pouvoir réaliser une étude sur les coupes de cerveau.
Remplacement
Avant de réaliser cette étude, nous avons préalablement travaillé sur des lignées cellulaires, ce qui nous a permis de confirmer le rôle de Pde2A et l'intérêt thérapeutique de son inhibition. Notre étude portant globalement sur des maladies du neurodéveloppement et sur le déficit intellectuel et les troubles du spectre de l'autisme, nous devons poursuivre ce projet directement chez la souris pour étudier les différents comportements associés à ces maladies afin de valider le rôle de PDE2A dans ce contexte et l'intérêt de son inhibition dans le syndrome de l'X fragile.
Réduction
Dans un objectif de réduction, nous analyserons nos résultats après chaque groupe expérimental. Si les résultats des 2 premiers groupes expérimentaux sont significatifs et identiques, nous n'utiliserons pas le 3ème groupe. De plus, les organes de tous les animaux utilisés au cours de ce projet seront récupérés pour réaliser des études moléculaires, ce qui évitera l'emploi d'animaux supplémentaires.
Raffinement
Les animaux seront stabulés dans des portoirs ventilés en groupes sociaux avec des congénères du même âge, et disposerons de plusieurs enrichissements (ouate, cabanes, bâtonnets à ronger). De plus, du personnel qualifié (zootechniciens) les surveillera et prendra les mesures nécessaire en accord avec des points limites établis et adaptés à chaque test. Lors des procédures chirurgicales, les animaux seront au préalable anesthésiés, accompagné d'un analgésique et d'un antalgique afin de réduire la douleur de l'animal.
Choix des espèces
Travailler avec des souris permet de comparer des individus dits « sauvages » dont l’ensemble des caractéristiques est connu, avec des modèles transgéniques disponibles, comme le modèle du syndrome de l'X fragile, aussi modèle d'autisme. De plus, le modèle murin permet d'étudier à la fois les comportements sociaux, cognitifs, anxieux ou sensori-moteurs que l'on peut retrouver chez les patients atteints de troubles du neurodéveloppement. Le syndrome de l'X Fragile est une maladie neurodéveloppementale, et les patients atteints d'une mutation sur le gène Pde2a présentent également des troubles du développement. Les animaux seront donc étudiés à différents stades du développement. Des tests seront réalisés au 7ème, 10ème et 14ème jour après la naissance, ce qui correspond à l'enfance chez l'humain. Puis nous réaliserons d'autres tests à 1 mois, ce qui correspond à l'adolescence. Enfin, nous réaliserons des tests à l'âge adulte d'une souris (à partir de 8 semaines). Cela permettra d'évaluer l'impact de l'extinction partielle du gène Pde2a au cours du développement, et d'identifier les moments clefs où la protéine PDE2A est impliquée dans la pathologie et où l'inhibition de Pde2 permettrait d'agir sur la pathologie.
Impact de la proportion de muscle rouge sur la capacité de nage chez la truite automnale
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- Bien-être animal
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- Système musculosquelettique
180 truites arc-en-ciel vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Chaque poisson subit deux tests de nage forcée à contre-courant, jusqu'à trois heures, la répétition sur les mêmes individus justifiant la gravité sévère déclarée. Le porteur indique que l'objectif premier relève d'un "enjeu agronomique et économique", diminuer par sélection génomique le muscle rouge qui gêne la vente de truite fumée, et présente comme bénéfice annexe la vérification que cette baisse ne nuit pas à la capacité de nage. Il conclut que la question impose des tests sur animaux vivants.
Objectifs
La production de truite arc en ciel en France s’oriente de plus en plus vers des poissons de grande taille destinés à la fumaison et vendus sous forme de tranches fines. La présence du muscle rouge, facilement repérable par sa couleur brune est fortement préjudiciable pour la vente. En effet, outre l’aspect visuel, le muscle rouge riche en lipides s’oxyde rapidement conduisant à des défauts de flaveur. C’est pourquoi certains cahiers des charges imposent aux transformateurs d’éliminer ce muscle. Ce niveau de parage élevé (élimination du muscle rouge) entraîne une perte en matière première et donc une perte économique pour les producteurs et les transformateurs. Il y a donc un enjeu agronomique et économique à maîtriser la croissance de ce muscle. C’est pourquoi les professionnels étudient la possibilité de diminuer la proportion de muscle rouge par sélection génomique. La musculature des poissons est très majoritairement (>90%) constituée d’un muscle blanc à contraction rapide et d’un muscle rouge à contraction lente. D’après la littérature, le muscle blanc avec un métabolisme anaérobie est surtout sollicité par le poisson pour la nage rapide alors que le muscle rouge avec un métabolisme aérobie est principalement sollicité pour la nage lente. Alors que les études sur la croissance du muscle blanc sont nombreuses et que l’impact des facteurs externes est bien connu, les facteurs qui influencent la proportion de muscle rouge chez les poissons sont très mal connus. Parmi les différents facteurs d’élevage, l’exercice modéré semble stimuler la croissance du muscle rouge sans modifier significativement la taille des fibres lentes . Cependant, l’impact de l’exercice sur la taille des fibres du muscle rouge de truite reste controversé puisque certaines études rapportent une augmentation de 25 % du diamètre moyen des fibres , alors qu’une autre n’observe aucun effet . Un des objectifs du projet est de déterminer s'il existe une relation entre la proportion de muscle rouge et les capacités de nage du poisson. Plus spécifiquement, l'objectif de cette expérimentation est de déterminer si la mesure de capacité de nage est répétable entre 2 tests et s'il y a une relation entre capacité de nage et proportion de muscle rouge au sein de la même base génétique. Ce projet comporte une seule procédure expérimentale de test de nage classée sévère.
Bénéfices attendus
Ce projet vise à déterminer s'il existe une corrélation entre la proportion de muscle rouge et les capacités de nage du poisson. Il s'agit notamment de vérifier si une proportion faible de muscle rouge n’entraîne pas de défauts dans la capacité de nage ce qui pourrait nuire au bien-être de l’animal. Étant donné que le muscle rouge est décrit comme étant principalement sollicité pour la nage lente, il s'agit de vérifier si les poissons avec une faible proportion de muscle rouge n’ont pas une capacité de nage limité ce qui pourrait nuire à leur bien-être. Par ailleurs, il s'agira de déterminer si la capacité de nage d'un poisson est comparable entre 2 tests séparés de 3 semaines pour permettre une récupération complète. De plus, il s'agira de déterminer s'il existe une relation entre les capacités de nage et la proportion de muscle rouge ou la morphologie au sein d'une même base génétique.
Procédures
Les animaux seront soumis à un test de nage qui consiste à exposer les poissons à un courant de plus en plus fort dans un bassin expérimental. Le débit sera progressivement augmenté par paliers de 10-20min pour atteindre 90cm/s. Le test doit durer 160 minutes. Au cas où un animal n’aurait pas décroché, le test de nage sera arrêté au bout de 3 heures. Le test sera répété 2ème fois sur les mêmes animaux.
Impact sur les animaux
Les nuisances attendues sur les poissons utilisés dans ce projet sont celles générés par un test de nage répété 2 fois (phase 1 et 2) sur les mêmes individus et qui va durer au maximum 3h. Cette nuisance est sévère car répétée 2 fois sur les mêmes individus. Ces tests de nage nécessitent également une émersion des animaux pour les transférer de leur bassin d’élevage jusqu’au dispositif de test de nage qui ne durera pas plus de 5 secondes. Cette émersion des animaux génère un stress de courte durée est considéré comme léger. Enfin, les animaux seront exposés à des phases d’habituation à un environnement nouveau lié au regroupement 3 à 4 semaines avant les tests, et au changement de bassin lorsqu’ils seront transférés du bassin d’élevage au bassin de test induisant un stress modéré. Les animaux seront également mis à jeun la veille du test. Ces mises à jeun, bien supportées par l’espèce, sont léger.
Devenir
Tous les animaux de ce projet seront mis à mort par une personne compétente désignée par les responsables de projet ou par les responsables du projet eux-mêmes. Les responsables du bien-être des animaux sont bien sûr informés. Tous les éléments justifiant leur mise à mort sont conservés et transmis à la SBEA de l'établissement et au vétérinaire référent de l'établissement, ainsi qu’au responsable du projet.
Remplacement
Les objectifs du projet étant de déterminer s'il existe une relation entre la proportion de muscle rouge et les capacités de nage des poissons, cela implique nécessairement de réaliser des tests sur animaux vivants.
Réduction
En prenant en compte la variabilité de la réponse au test de nage et de la proportion de muscle rouge, nous avons pu diminuer le nombre d'animaux utilisés à 180 truites. Cet effectif nous permettra d’avoir une puissance statistique suffisante et de mettre en évidence une relation entre la proportion du muscle rouge et les performances de nage.
Raffinement
Les animaux seront élevés dans les conditions optimales pour l'espèces (photopériode, qualité d'eau, densité, nourriture). Pour limiter le stress, les groupes de poissons seront constitués en même temps que le marquage par pit-tag entre 3 et 4 semaines avant le test de nage et placés dans un bac d’élevage proche du bassin de test afin de limiter au minimum le stress du transfert. Pour cela, les poissons seront pêchés dans leur bassin d’élevage avec une épuisette, puis disposés dans un bac d’anesthésie avec de la tricaïne MS-222 + bicarbonate de soude pour tamponner le milieu et éviter un stress d’acidité. Lors du marquage, les poissons seront déposés sur une serpillère humide pour éviter la déperdition de mucus. Le corps et les yeux des poissons seront recouvert de cette serpillière pour les isoler de l’environnement ambiant. Après injection de la marque, les poissons sont mis dans un bac de réveil, avant d’être regroupés pour constituer les lots destinés aux tests de nage. Toutes les manipulations sont réalisées sous anesthésie par du personnel compétent le plus rapidement possible pour limiter le temps d’émersion des animaux qui ne durera pas plus de 10 secondes. Ils seront également mis à jeun avant le test afin d'éviter qu'ils ne soient malades et transférés avec une épuisette dans le bassin de test la veille pour s’habituer à ce bassin qui sera disposé dans une pièce isolée et ne servant qu’aux tests de nage afin de limiter le stress. Pendant la procédure, la manipulation des animaux sera réduite au maximum et une surveillance du comportement des animaux sera effectuée pour réduire au minimum la douleur, la souffrance et l’angoisse subies. Cette surveillance du comportement des poissons se fait en continu dès lors que les poissons sont pêchés dans leur bassin d’élevage pour être introduit dans le dispositif de test de nage. Une à deux personnes seront en permanence prêtes à intervenir dès l’atteinte des points limites pendant le test, Notre expérience, nous indique que les poissons bien épuisés récupèrent tous après un test de nage. Par ailleurs, à l'issue de la phase 2, les poissons sont mis à mort dès qu'ils ne sont plus en capacité de nager (cf § 4.2 Les paramètres physico-chimiques de l’eau (température, O2, NH4+) seront également régulièrement contrôlés.
Choix des espèces
L'étude s'effectue sur la truite arc en ciel car c'est l'espèce piscicole utilisée pour le projet. C'est une espèce robuste dont l’élevage et la reproduction sont bien maîtrisés en pisciculture. De plus, il s’agit d’un poisson d’intérêt économique dans le monde entier, et qui représente 95% de la production française piscicole en eau douce. Elle est par ailleurs un modèle biologique largement étudié dans la communauté scientifique. Nous allons réaliser les tests sur des animaux de 200g qui correspond à la taille où l’on peut mesurer le plus précisément la proportion de muscle rouge ainsi que les capacités de nage.
Implication d’un variant de la protéine RPL13 dans le développement osseux d’un modèle murin
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
1 000 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Élevées après le sevrage soit dans une cage équipée pour l'effort physique soit dans une cage à enrichissement réduit, elles subissent une imagerie par microscanner sous anesthésie de vingt minutes, puis sont euthanasiées pour analyse du squelette. L'étude porte sur le rôle d'un variant de la protéine RPL13 dans le développement osseux, le porteur classant la lignée comme à "phénotype non dommageable". Il affirme qu'il n'est "pas possible de remplacer" le modèle in vivo pour étudier la qualité osseuse et la plaque de croissance.
Objectifs
L'objectif du projet est de comparer l’impact d’une activité physique augmentée versus une activité sédentaire, sur la qualité osseuse et la plaque de croissance des animaux issus de l’élevage. La souche de souris utilisée est RPL13, lignée à phéntoype non dommageable. Les souris seront élevées après leur sevrage de 1 mois jusqu’à l’âge de 2 mois dans deux types de cages : une cage enrichie en équipement d’activité stimulant l’effort physique (roue d’activité volontaire, grille d’agrippement, mangeoire en hauteur) et une cage avec un enrichissement moindre avec accès à la nourriture et à l’eau sans effort physique.
Bénéfices attendus
Ce projet permet d'étudier le rôle des ribosomes dans le contrôle de la prolifération et de la différenciation des chondrocytes. Ce projet contribuera à une meilleure compréhension de la croissance osseuse par l'étude du processus physiopathologique d'une dysplasie sévère. Il permettra de mieux comprendre la régulation post-transcriptionnelle donnée par les ribosomes qui interviennent dans le développement osseux et fournira de nouvelles cibles pour le traitement des maladies cartilagineuses.
Procédures
L'anesthésie pour imagerie durera 20 minutes.
Impact sur les animaux
Un stress lié à la contention des animaux lors de l'anesthésie isoflurane pourra être observé. L'imagerie par microscanner (radiographie et microtomographie) se déroulant sous anethésie générale, les effets indésirables liés à l'anesthésie seront observés. Concernant le phénotype dommageable, celui-ci n'ayant pas encore été observé chez ces animaux, il est difficile de décrire les effets indésirables potentiels. Néanmoins, par transposition aux observations faites chez l'homme, un élargissement de la plaque de croissance pourrait être observé, conduisant à une modification du squelette, notamment au niveau des membres postérieurs et antérieurs.
Devenir
Le but du projet étant de caractériser le phénotype des animaux et particulièrement le squelette, l'euthansie des animaux est indispensable.
Remplacement
L'objectif du projet étant d'étidier le la qualité osseuse et la plaque de croissance des animaux, il n'est pas possible de remplacer le modèle in vio par des méthodes alternatives.
Réduction
Des études préliminaires sur cette lignée nous ont permis de mettre en évidence des différences statistiquement significatives pour les paramètres étudiés avec un échantillonnage de 6 individus par groupe, sans distinction entre mâles et femelles. Cependant, ce faible échantillonnage a été rendu possible du fait de la grande homogénéité intra mais également inter sexes au stade de développement étudié (entre 3 et 6 semaines). Ce nouveau projet quant à lui nécessite d'étudier des animaux plus âgés rendant obligatoire la discrimination des sexes. Ainsi, dans le but de réduire au maximum le nombre d'animaux tout en conservant une puissance statistique adéquate, les groupes étudiés seront composés d'environ 8 individus.
Raffinement
Jusqu'au sevrage, le souris seront hébergées en cage ventilée. La nourriture et l’eau de boisson seront fournies ad libitum. La cage contiendra une couche de litière permettant aux souris de creuser, de se cacher et de réaliser un nid, élément essentiel à leur bien-être. Un dôme en carton et des lanières de papier seront disposés dans la cage. Les souris recevront une période d’acclimatation de 7 jours minimum, avant l’entrée en projet, et seront habituées à la présence de l’expérimentateur qui les manipulera régulièrement. Les pièces d’hébergement disposeront d’un cycle lumière-obscurité (12h-12h), d’une température (20-24°C) et d’une hygrométrie (45-65%) contrôlées en permanence. Les souris seront monitorées tous les jours pour vérifier l’absence de souffrance.
Choix des espèces
Le but du projet étant d'analyser en profondeur le rôle physiopathologique du variant RPL13 au niveau cellulaire, un modèle in vivo a été développé par Crispr/Cas9. En effet, des souris RPL13 -/- seront utlisées dans le cadre de cette étude. La croissance et l'évolution du squelette dans le temps étant au coeur de ce projet, les animaux utilisés auront entre 2 semaines et 12 mois d'âge.
Remédiation ou prévention de l’émergence de troubles neurodéveloppementaux par l’exercice, l’irisine ou la lactoferrine chez le rat
- Recherche appliquée
- Troubles gastrointestinaux
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
650 rats vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance allant jusqu'à sévère. 110 femelles gestantes subissent une réduction de l'irrigation de l'utérus puis sont tuées au sevrage, et 540 ratons subissent soit cette privation avant la naissance, soit une immobilisation des pattes arrière 18 heures par jour de la naissance au sevrage. Le porteur indique une spasticité, des douleurs, un retard de croissance et des troubles moteurs et cognitifs induits par ces modèles. Le projet teste l'exercice, une protéine musculaire et la lactoferrine du lait bovin pour prévenir des troubles neurodéveloppementaux, les rats étant ensuite opérés sans réveil pour des enregistrements avant prélèvement des tissus.
Objectifs
Les troubles neurodéveloppementaux (TND) chez l’enfant liés à la prématurité ou à l’hypo-activité physique sont croissants. Le microbiote chez ces enfants est perturbé, tout comme la communication entre les sytèmes immunitaires, intestinaux et nerveux, conduisant à plus d’inflammation précoce et à l’apparition de TND divers. Ces troubles neurodéveloppementaux et intestinaux semblent exister dans nos modèles animaux. Nous cherchons ici à prévenir ou remédier précocément à l’apparition de ces TND par plusieurs traitements. Les objectifs de ce projet visent à déterminer l’impact de traitements comme 1) la lactoferrine issue du lait bovin, aux propriétés immunitaires bénéfiques, anti-inflammatoires et facilitatrices du métabolisme du fer, 2) l’exercice physique et l’enrichissement, et 3) l’irisine, une substance neuroprotectrice produite par les muscles et médiatrice des effets bénéfiques de l’exercice, sur i) le microbiote, la perméabilité hémato-intestinale/encéphalique, ii) les processus inflammatoires, et iii) la structure et les fonctions cérébrales, tels que réflexes et comportements sensorimoteurs, comportements cognififs et fonctions exécutives, et les corrélats électrophysiologiques de ces troubles, que l’on observe dans nos 2 modèles animaux: 1) de prématurité basé sur une hypoperfusion intra-utérine (Lot 1: 270 animaux) ou 2) de troubles de l’acquistion de la coordination, basé sur une restriction sensorimotrice (Lot 2: 270 animaux) au cours du développement.
Bénéfices attendus
Composant majeur du colostrum et du lait humain, la lactoferrine bovine (bLf) est une glycoprotéine aux propriétés anti-inflammatoires, antiseptiques et facilitatrices du métabolisme du fer. L’administration prénatale de cette glycoprotéine vise à contribuer au développement harmonieux du microbiote, diminuer l’inflammation par une réduction de la perméabilité des barrières hémato-intestinale/encéphalique, améliorer le développement cérébral en minimisant les lésions cérébrales diffuses, observées dans notre modèle de prématurité et réduire les troubles divers du comportement que l’on retrouve dans nos 2 modèles animaux. La bLf est actuellement utilisée dans des essais cliniques chez les enfants prématurés et a montré des effets bénéfiques sur les infections, la mortalité et les comorbidités chez ces enfants, ainsi que l’absence d’effets secondaires. Notre étude préclinique vise à améliorer les connaissances concernant les effets de la bLf sur le développement cérébral et les mécanismes d’action, avec une portée à terme sur le développement de prochains essais cliniques. La sédentarité et l’hypo-activité physique en général, comme l’indiquent de nombreuses ONG ou l’OMS, induisent de multiples troubles du développement du métabolisme et du cerveau. De même, les enfants prématurés ou atteints de troubles de la coordination qui présentent généralement une hypo-activité, de moindres interactions sociales et avec l’environnement développent de multiples troubles du neurodéveloppement (TND). Ce programme de recherche vise à étudier la remédiation précoce des TND observés dans nos 2 modèles animaux induits par un programme d’enrichissement de l’environnement pour favoriser et multiplier les interactions sociales et environnementales et des exercices physiques controlés qui contribuent au développement neuromusculaire harmonieux. L’irisine, une substance sécrétée par les muscles en exercice, favorise la neuroprotection et le développement cérébral harmonieux. Nous étudierons les effets bénéfiques potentiels de l’administration de l’irisine pour contrer l’apparition des TND dans nos 2 modèles animaux. L’irisine commence à être étudiée intensivement et nos données précliniques permettront d’étudier les effets de l’irisine chez des enfants atteints de TND qui présentent une hypo-activité physique et de faibles interactions sociales et avec l’environnement par le biais d’essais cliniques.
Procédures
Les femelles gestantes du lot 1 (hypoperfusion intra-utérine) seront soumises à une sténose des artères utérines au jour embryonnaire 17 (E17) sous anesthésie gazeuse à l’isoflurane, puis seront mises à mort au sevrage par anesthésie gazeuse suivie d’une dose léthale d’euthasol car non réutilisables pour d’autres gestations. Les ratons issus des femelles du lot 2 (restriction sensorimotrice) subiront une restriction de mouvements par immobilisation des pattes postérieures durant 18h par jour de la naissance au jour du sevrage (30 jours). Les femelles du lot 2 seront mises à mort après plusieurs gestations successives, de manière comparable à celles du lot 1. Les femelles gestantes et/ou allaitantes des lots 1 et 2 seront soumises à 2 diètes alimentaires (supplémentation en lactoferrine ou un régime isocalorique) durant la période prénatale ou postnatale, ou sur les 2 périodes selon le groupe expérimental. Chaque groupe expérimental de ratons des lots 1 et 2 subira après sevrage un des traitements suivants : Un enrichisssement et des exercices physiques consistant à élever une dizaine de rats du même sexe dans une grande cage où est disposée une roue d’activité, l’administration d’irisine ou de solution saline isotonique par injection intrapéritonéale, des tests comportementaux variés, tels que le test de la nage de l’âge de 14 à 28 jours, un test de locomotion acrobatique sur échelle inclinée ou automatique le lond d’un corridor (Catwalk), le test d’agrippement pour mesurer la force de préhension, le test de l’open-field dans une arène vide, le von Frey électronique pour mesurer le niveau de sensibilité tactile, le test nociceptif pour déterminer la latence de retrait lors de l’application de stimulus thermique, le test de l’elevated plus maze pour évaluer le niveau de désinhibition des animaux, le test de reconnaissance d’objets pour tester les capacités mnésiques. Chaque animal des lots 1 et 2 subira également un prélèvement sanguin à l’âge de 1 et 2 mois. Enfin à lâge de 3 mois, chaque animal subira de manière terminale une chirurgie cranienne et des muscles sous anesthésie gazeuse profonde pour effectuer ensuite des enregistrements électrophysiologiques, un dernier prélèvement sanguin, puis après mise à mort par injection léthale d’euthasol le prélèvement des tissus intestinaux, musculaires et du système nerveux. Les animaux subiront également le contrôle quotidien du poids et les manipulations correspondant aux différentes interventions citées.
Impact sur les animaux
La MIUH (hypoperfusion intra-utérine) à E17 et la restriction de mouvements lors de la SMR induisent une inflammation systémique au cours du développement, un neurodéveloppement atypique, la présence de lésions cérébrales, un retard de croissance, des troubles sensorimoteurs, locomoteurs avec une mobilité réduite, comportementaux et cognitifs, ainsi que des signes de spasticité. La spasticité correspond à des spasmes et co-contractions de muscles antagonistes, liée à une hyperréflexie ou hyperexcitabilité du réseau spinal, qui peut conduire à des douleurs. Les nuisances principales dans nos 2 modèles sont liées à la présence de spasticité (i.e. réduction de la mobilité) et un retard de croissance, que nous contrôlons régulièrement. Ce retard de croissance est compensé graduellement au cours du temps dans nos 2 modèles. La spasticité et les troubles locomoteurs, comportementaux et cognitifs perdurent chez les animaux adultes. Les traitements proposés (lactoferrine, exercices et enrichissement, administration d’irisine) dans ce projet de recherche visent à limiter l’inflammation, réduire les lésions cérébrales, améliorer le neurodéveloppement, la mobilité et la perte de poids, donc leur bien-être et limiter ainsi les nuisances induites, comme nous cherchons à effectuer chez l’enfant atteint de troubles du neurodéveloppement (TND). Nous cherchons également à évaluer l'impact de ces interventions (MIUH, SMR et supplémentations en lactoferrine) sur le microbiote intestinal, dont l'altération peut aussi conduire à des nuisances, telles qu'une dysbiose. D’autre part, les animaux subissent également de nombreuses interventions dans ce projet, comme des anesthésies, injections et prélèvements sanguins répétés ou réguliers en sous-cutané (sc) ou intrapéritonéal (ip), une supplémentation alimentaire en lactoferrine bovine ou en caséine (diète isocalorique), des tests comportementaux, le contrôle quotidien du poids, l’implantation des puces RFID, et les manipulations de l’animal correspondantes qui peuvent entraîner des nuisances et des effets indésirables, telles que du stress, une douleur légère de courte durée.
Devenir
Les femelles gestantes des lots 1 et 2 (n = 110) seront mises à mort après une ou plusieurs reproductions et les 540 ratons issus de ces femelles seront soumis à partir de l'âge de 3 mois à une chirurgie avec anesthésie profonde sans réveil pour effectuer des enregistrements électrophysiologiques, puis après mise à mort des prélèvements de tissus sanguins, nerveux, intestinaux et musculaires une fois la session d'enregistrements achevée pour chaque animal.
Remplacement
Le rat est un mammifère dont les mécanismes neurobiologiques mis en oeuvre après une une hypoxie-ischémie intra-utérine ou une restriction de mouvements au cours du développement sont proches de celui de l’humain. Ces mécanismes ne peuvent être étudiés sur des cultures cellulaires ou in silico, mais uniquement sur un modèle animal vivant, pas de remplacement possible en l’état.
Réduction
Réduire le nombre d’animaux. Autant que possible, ce sont les mêmes animaux qui sont engagés dans les différents tests sensorimoteurs et comportementaux, ainsi que dans les analyses électrophysiologiques et neuro-anatomiques des réseaux neuronaux correspondants. Le nombre d'animaux a été réduit au maximum (n = 15 animaux max. par groupe expérimental) tout en permettant l'obtention de résultats satisfaisants (différences statistiquement observables entre les animaux expérimentaux, traités et les animaux contrôles). Nous chercherons notamment à réduire le nombre de femelles gestantes nécessaires à produire les ratons hypotrophes du lot 1 (hypoperfusion intra-utérine ou MIUH) et si c'est possible se limiter à 10-12 animaux par groupe lorsque les bornes de significativité sont atteintes, en utilisant des tests paramétriques (ANOVAS à mesures répétées avec 1 ou 2 facteurs indépendants) et non-paramétriques (Tests de Wilcoxon, Kruskal-Wallis ou Mann-Whitney) selon la distribution des résultats.
Raffinement
Dans tous les cas, les procédures expérimentales seront réalisées en limitant au maximum (durée et intensité) toute douleur et/ou stress pour les animaux, et en étant particulièrement vigilant sur le bien être et les points limites. Des points limites sont établis afin de réduire toute source d'angoisse et de souffrance et d'assurer le bien être animal. Le suivi des points limites et l'observation régulière de l'état général des rats dès la naissance permettent d'arrêter à tout moment l'expérience pour éviter l'angoisse et la souffrance de l'animal (voir Annexe 2 pour les détails des observations et interventions adaptées). Les conditions d’hébergement sont conformes à la réglementation, 2 à 3 animaux sont regroupés par cage pour un enrichissement social et disposent de nourriture, d’eau ad libitum et d’objets pour compléter l’enrichissement dans les conditions standard. Nous nous efforçons à chaque instant d’affiner nos procédures afin de garantir le bien être des animaux grâce à une surveillance attentive et des soins adaptés, notamment une relaxation des animaux par manipulation avant, pendant et après tout prélèvement, intervention et test comportemental. Les analgésiques et anesthésiques utilisés sont adaptés aux expérimentations et conformes à la législation en vigueur.
Choix des espèces
Ce projet nécessite l’accès in vivo aux modifications d’activité neuronale dans l’encéphale et la moelle épinière dans des conditions qui ne peuvent être obtenues autrement que par un travail expérimental sur l’animal entier et vivant anesthésié. Nous utilisons des rats Sprague-Dawley jeunes et adultes, mâles et femelles car nous ne pouvons pas effectuer l'hypoperfusion intra-utérine (MIUH) chez la souris, un modèle bien trop petit et délicat, ni la restriction sensorimotrice au cours du développement chez la souris, car les souris femelles allaitantes éliminent leurs souriceaux à la suite de telles manipulations. Les rates sont bien plus conservatrices et protectrices avec leur progéniture que les souris qui tendent à éliminer plus facilement leur progéniture. D'autre part, les microchirurgies (ex: sténose par pose de micrcoils) et les enregistrements électrophysiologiques ne peuvent être conduits chez la souris, car modèle trop réduit en taille et trop fragile, comparativement au rat qui est définitivement le meilleur choix dans notre cas. Comme cette étude porte sur le neurodéveloppement structurel et fonctionnel après expérimentation prénatale (Lot 1 = MIUH: sténose jour embryonnaire 17) ou postnatale (lot 2 = SMR de la naissance au sevrage: 1 mois), nous effectuons des traitements pré- et postnataux (1 semaine avant la naissance au sevrage), des tests fonctionnels sensorimoteurs et comportementaux étalés de la naissance à l'âge adulte, des prélèvements sanguins à 1 et 2 mois, et enfin une analyse électrophysiologique finale à partir de 3 mois, suivie de prélèvements des tissus sanguin, nerveux et musculaires une fois l'animal mort.
Régulateurs de l’expression génique chez la souris : implications pour la maturation corticale.
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
415 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Elles reçoivent des injections intrapéritonéales de composés antidépresseurs et passent des tests comportementaux d'exploration, d'enfouissement et d'interaction sociale, 112 d'entre elles subissant au préalable deux semaines d'isolement social, pour étudier des gènes de la maturation du cortex pendant l'enfance. Le porteur qualifie l'isolement de stress léger et les injections de douleur légère. Il affirme que ce questionnement sur l'adaptation du système nerveux à son environnement est "impossible" à modéliser hors de l'animal.
Objectifs
L’expression cérébrale de gènes-clefs participe à contrôler le comportement et la cognition des animaux adultes. Ce projet vise à identifier et décrire le rôle de certain de ces gènes chez la souris et la manière dont leur expression influe sur le comportement et la cognition des individus. Un autre objectif du projet est de comprendre le comportement des animaux adultes, qui est parfois le reflet de leur expérience de vie. Nous viserons aussi à mieux décrire les facteurs qui pourraient réguler l’effet de ces gènes, en recherchant des conditions environnementales ou pharmacologiques qui peuvent modifier leur expression. Nous intégrerons cette triple dimension génétique/environnement/pharmacologie et leur influence sur le comportement des animaux, en nous focalisant sur la période de l’enfance/adolescence, qui est une période clef de la maturation du cerveau.
Bénéfices attendus
Les connaissances nouvelles que nous produirons, outre des avancées dans la compréhension du fonctionnement cérébral et de l’adaptation du système nerveux à l’environnement, pourraient permettre d’identifier des traitements susceptibles de moduler la maturation du cerveau pendant l’enfance. Il s’agit d’un domaine très dynamique car, appliqués à l’homme, ces traitements pourraient en théorie permettre de favoriser la plasticité cérébrale après un accident par exemple. Ils pourraient également permettre d’améliorer les symptômes de maladies neuropsychiatriques liées à la maturation cérébrale pendant l’enfance, comme la schizophrénie ou l’autisme.
Procédures
Au cours du projet, 147 souris recevront une injection intrapéritonéale sur animal vigile, 21 en recevront 2 et 7 en recevront 3 (1 par jour pendant 3 jours). 240 souris seront incluses dans des tests comportementaux simples, ne nécessitant pas d’apprentissage et basés sur des comportements naturels, s’étalant sur 3 jours. Parmi celles-ci, 112 souris auront subi au préalable un isolement social de 2 semaines avant d’être réhébergées en groupe.
Impact sur les animaux
Au cours du projet, certaines des souris recevront un traitement pharmacologique avec des composés ayant majoritairement un effet antidépresseur, qui ne devraient pas causer de nuisance. Parmi elles, certaines recevront ce traitement dans l’eau de boisson, tandis que d’autres auront des injections intrapéritonéales causant une douleur légère. Une partie des souris participera à des tests comportementaux basés sur des comportements naturels (exploration, enfouissement et interactions sociales). Ce sont des tests rapides et ne nécessitant pas d’apprentissage, ils sont donc peu stressants. Parmi elles, certaines subiront un isolement social pendant deux semaines causant un stress léger.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés pour permettre l’analyse de l’expression génique dans leur cortex cérébral par des techniques de biologie moléculaire (qPCR) ou d’histologie. Pour les procédures impliquant des tests comportementaux, cette analyse sera effectuée a posteriori et permettra ainsi de corréler les différences comportementales observées lors des tests avec la variation de l’expression génique.
Remplacement
Le fonctionnement cérébral, qui implique le dialogue entre de nombreux types cellulaires en réseau d’une région à l’autre n’est que superficiellement possible à reproduire in vitro. Qui plus est, ce projet recherche les mécanismes de l’adaptation du système nerveux avec son environnement à un moment clef de sa maturation, ce qui est impossible à modéliser dans l’état actuel des techniques, rendant nécessaire de réaliser ces expériences chez l’animal.
Réduction
L’approche pharmacologique proposée dans ce projet permet d’éviter de générer un grand nombre de souris transgéniques qui seraient dans ce cas nécessaires pour tester les différentes hypothèses. De plus, l’utilisation d’une lignée de souris au génome connu et identique permet de réduire la variabilité de réponse inter-individuelle et donc de réduire le nombre d’animaux nécessaires par groupe pour atteindre des différences significatives. Nous pourrons ainsi faire des groupes homogènes de 7 à 8 animaux. Le projet se découpe en trois parties : la première comportera 175 souris qui permettront de tester 25 conditions expérimentales différentes, la deuxième 112 souris, correspondant à 14 conditions expérimentales différentes et la dernière 128 souris, correspondant à 8 conditions expérimentales différentes. Ce nombre total correspond à un projet prévu pour durer cinq ans.
Raffinement
Les conditions d’hébergement de nos animaux sont prévues pour minimiser le stress pendant la croissance et la période expérimentale : hébergement par fratries de même sexe, présence d'ouate et d’igloos dans les cages pour faciliter la construction de nids. Les animaux en provenance de fournisseurs seront gardés dans les mêmes conditions et disposeront d’une période d’acclimatation de 1 mois au minimum avant d’être inclus dans les procédures. Tout au long de la partie expérimentale du projet, le bien-être des animaux sera évalué selon une grille de scoring multicritères dont les critères seront adaptés à chaque procédure. Ces mesures permettront de détecter précocement l’apparition d’éventuels effets indésirables (posture, alimentation, masse, état du pelage, déplacements) traduisant un effet néfaste. Dans ce cas, l’expérience serait interrompue et le protocole révisé.
Choix des espèces
Ce projet propose d'étudier le rôle de l’expression génique et de traitements pharmacologiques les contrôlant sur la maturation et la fonction du cortex cérébral. -Cette étude implique de travailler avec une espèce de mammifères, les seules qui ont un cortex cérébral. -Cette approche génétique nécessite de travailler sur des animaux chez lesquels les outils génétiques sont disponibles et fiables. Notre équipe travaille de longue date sur l'étude des rôles de ces gènes dans différentes fonctions. Nous avons développé des outils d’analyse génétique et histologique efficaces. -Notre projet repose en partie sur des analyses comportementales et cognitives qui nécessitent une espèce avec des tests validés. Seule la souris remplit l’ensemble de ces critères. En particulier, les tests que nous proposons sont validés par de nombreuses publications. Pour les expériences de pharmacologie, les souris auront entre 2 et 4 mois, correspondant à un âge « jeune adulte ». Pour les expériences visant à décrire la maturation du cerveau, les procédures qui testeront l’influence de l’expression génique, des conditions d’élevage et de traitements pharmacologiques se dérouleront donc à partir de 3 semaines après la naissance, ce qui correspond à la fenêtre de maturation du cortex cérébral concerné.
Amélioration des taux de gestation obtenus après transfert d’embryons chez les bovins par une meilleure évaluation de la qualité des embryons et des femelles receveuses
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système urogénital
440 génisses vont être utilisées, toutes gardées en vie, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Quarante donneuses subissent environ cinq sessions de ponctions ovocytaires sous anesthésie épidurale après traitement hormonal de superovulation, et quatre cents receveuses reçoivent un transfert d'embryon, dont deux cents avec prélèvement sanguin. À l'issue, les donneuses sont recyclées vers d'autres projets ou vendues en élevage commercial et les receveuses restent dans leur exploitation. Le porteur décrit un objectif d'amélioration des taux de gestation au service de la sélection génétique bovine, et affirme qu'aucune autre espèce ne peut être choisie.
Objectifs
Actuellement, les biotechnologies de la reproduction et de l’embryon sont utilisées par les entreprises de sélection bovines afin d’accroitre le progrès génétique par la réduction de l’intervalle entre générations et l’augmentation de l’intensité de sélection. Cependant, les taux de gestation obtenus depuis le développement de ces techniques n’ont pas progressé. Pire, des taux de gestation atteignant seulement 35 à 40% sont obtenus dès lors que l’embryon utilisé a été produit in vitro, biopsié et congelé, conduisant à d’importantes pertes économiques et génétiques. Ces échecs peuvent en partie être attribués à une mauvaise évaluation de la qualité des embryons transférés qui ne sont, à ce jour, évalués que d’un point de vue morphologique selon les critères de l’International Embryo Technologies Society qui restent relativement subjectifs et donc variable d’un opérateur à l’autre. Le développement de marqueurs embryonnaires prédictifs de la réussite au transfert permettrait d’améliorer l’efficience de ces techniques par un tri plus sévère et objectif des embryons à transférer. Ce type d’indicateurs n’existe pas à ce jour mais des résultats préliminaires intéressants ont été obtenus par l’utilisation de systèmes de time-lapse permettant de suivre en continu les 1ères étapes du développement embryonnaire. Des embryons de qualité morphologique similaire, atteignant le même stade au même moment, affichent parfois une cinétique de développement totalement différente. Au cours d’un projet antérieur, des taux de gestation contrastés ont été obtenus après transfert d’embryons possédant un profil de développement différent (de 38 à 65% de gestation selon les classes d’embryons transférés). Ces premiers résultats, obtenus sur des effectifs trop faibles, nécessitent d’être confirmés à plus large échelle pour confirmer l’intérêt de ces approches de plus en plus utilisées en médecine humaine. Le projet présenté dans ce document vise donc à déterminer si la classification établie sur ces paramètres (4 classes d’embryons selon leur profil morphocinétique) conduit à des différences significatives de réussite au transfert. De plus, le projet vise également à étudier l'autre facteur de réussite indispensable à l'établissement d'une gestation qui est la réceptivité de la femelle receveuse d'embryons. De la même façon, des biomarqueurs sanguins intéressants ont été identifiés dans un projet antérieur et il convient aujourd'hui de les valider sur un effectif plus large.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de valider ou d’infirmer un nouvel indicateur non invasif de qualité embryonnaire chez les bovins. Ce projet permettra également de progresser dans les connaissances sur la réceptivité des femelles receveuses d'embryons et de valider ou d'infirmer les biomarqueurs sanguins candidats. In fine, l'amélioration des taux de gestation via ces deux approches conduira à une meilleure efficacité des schémas de sélection, notamment par la diminution du nombre d'animaux donneurs et receveurs nécessaires à la procréation des futurs taureaux d'insémination (gains économique, réduction de l'impact environnemental, impact social positif sur les acteurs du schéma).
Procédures
Les 40 génisses donneuses hébergées en conditions expérimentales seront soumises à environ 5 sessions de ponctions ovocytaires après anesthésie épidurale et traitement hormonal de synchronisation et de superovulation (durée de 30 minutes). Les 400 génisses receveuses hébergées en fermes commerciales seront soumises à 1 transfert embryonnaire après anesthésie épidurale et traitement hormonal de synchronisation des chaleurs (durée de 5 minutes). Pour 200 d'entre elles, elles subiront un prélèvement sanguin (durée de 1 à 2 minutes) à la veine caudale juste avant la réalisation du transfert embryonnaire.
Impact sur les animaux
Peu de nuisances sont attendues sur les animaux de ce projet. Les procédures expérimentales mises en oeuvre sont des pratiques couramment utilisées par les professionnels chez les bovins depuis de nombreuses années et ne semblent pas impacter la santé et le bien-être des animaux. En effet, la ponction ovarienne sous contrôle échographique et le transfert d'embryons sont deux techniques de reproduction couramment utilisées par les entreprises de sélection dans le cadre des schémas d'amélioration génétique et sont réalisées sous anesthésie épidurale. De ce fait, le projet présenté n'est susceptible d'engendrer qu'une douleur légère et très ponctuelle chez les animaux. De plus, les prélèvements sanguins, même si ils peuvent générer du stress de façon transitoire, ne devraient pas conduirent à des nuisances importantes (hématome de façon exceptionnelle) pour les animaux puisque ceux-ci sont peu nombreux et de faible volume.
Devenir
Les interventions réalisées sur les animaux étant des procédures d'élevage classiques qui n'induiront, à priori, que peu de nuisances, toutes les génisses seront normalement gardées en vie à la fin de ce projet sauf avis contraire du responsable scientifique, du vétérinaire sanitaire et des éleveurs impliqués. Les génisses donneuses seront éventuellement recyclées pour un autre projet de recherche ou de formation mais pourront également être mises à la reproduction hors expérimentation et vendues en élevage commerciaux pour poursuivre leur carrière. Les génisses receveuses, quel que soit l'issue du transfert seront conservées dans leur exploitation d'origine.
Remplacement
Compte-tenu de l’objectif même de l’étude, le modèle animal ne peut être substitué par un modèle d’étude ex vivo.
Réduction
L’étude est mise en place dans les installations de la station de phénotypage ELIANCE sur un total de 40 génisses donneuses pour la production des embryons et sur 400 femelles receveuses en fermes commerciales. Afin de comparer les taux de gestation et les taux de vêlages entre les différentes catégories d’embryons, une régression logistique (PROC GLIMMIX sous SAS) sera effectuée. A priori, elle inclura l’effet fixe du groupe morphocinétique (A, B, C, D) ainsi qu’un effet aléatoire de l’élevage. D’autres effets pourront être intégrés au modèle après analyse des différents facteurs de variation de la base de données. Les effectifs prévus dans l’étude permettront, en considérant un risque alpha de 5% et une puissance de test de 80%, de mettre en évidence de façon significative une différence minimale de 20% entre les groupes. Des modèles de régressions linéaires pourront également être effectués pour étudier d’autres variables quantitatives (intervalle de temps entre le transfert d’embryons et les échecs de gestation…). Selon les résultats obtenus, d’autres approches statistiques de type random forest pourront aussi être menées (prédiction des taux de gestation à partir des paramètres morphocinétiques bruts) afin d’optimiser l’arbre de classification morphocinétique des embryons. L'analyse des paramètres sanguins des 200 femelles receveuses sera également effectuée par des approches multivariées (ACP, PLS-DA, régressions linéaires intégrant les effets fixes de la gestation et de la classe d'embryons) intégrant les mêmes niveaux de risques statistiques mais également des analyses de type randon forest pour la prédiction de gestation à partir des différents marqueurs mesurés.
Raffinement
Les génisses donneuses utilisées dans ce projet seront placées sous surveillance quotidienne (activité, rumination) et hébergées dans une stabulation répondant aux normes de bien-être animal chez cette espèce (accès aisé à l'auge et aux points d'abreuvements, présence de tapis caoutchouc derrière pour le confort des aplombs, accès à des brosses latérales et dorsales...). En dehors de l'enrichissement du milieux, le raffinement des procédures sera également recherché par la réalisation d'une anesthésie épidurale préalablement à chaque ponction ovocytaire. Compte-tenu de ces précautions, le projet présenté n'est susceptible d'engendrer qu'une douleur légère et très ponctuelle chez les génisses. En cas d’atteinte du point limite (posture de compensation, station prolongée debout ou couché, difficulté pour manger et boire, chute importante de rumination ou de l'activité, modification comportementale induite par stimulation de la zone douloureuse, lésions, modifications neurovégétatives ou physiologiques), les procédures expérimentales seront stoppées et les solutions thérapeutiques à apporter seront définies par le vétérinaire sanitaire de l'élevage. Dans un objectif de renforcement positif, une récompense alimentaire (concentrés, seau de mélasse à lécher,....) sera donnée aux femelles après chaque passage dans la cage de contention. Les femelles receveuses seront conduites selon les pratiques en place dans les élevages concernés. Une anesthésie épidurale sera également réalisée avant chaque transfert embryonnaire. Une attention particulière sera apportée juste après le retrait de l'aiguille en réalisant un point de compression suffisamment long pour réduire au maximum le risque d'hématome et préserver l'intégrité des tissus entre chaque prise de sang.
Choix des espèces
Compte-tenu de l’objectif même de l’étude, aucune autre espèce animale ne peut être choisie. La race Prim’Holstein choisie est la 1ère race laitière française en effectif, et est particulièrement concernée par les biotechnologies de l’embryon. Les animaux donneurs utilisés dans ce projet seront des génisses, toutes pubères. Le modèle génisse a l’avantage, par rapport à un modèle vache, de ne pas présenter de biais expérimentaux liés à l’historique des femelles (conditions de mise bas, interactions avec la production laitière….). Sur le terrain, les transferts sont également majoritairement réalisés sur des génisses car les taux de réussite sont supérieurs à ceux obtenus sur vaches.
Les techniques d’embryologie réalisées sur des modèles génétiquement modifiés
- Production de routine
- Recherche appliquée
- Alimentation animale
- Autres troubles humains
- Bien-être animal
- Cancers
- Diagnostic des maladies
- Maladies animales
- Maladies infectieuses
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
- Troubles cardiaques
- Troubles endocriniens
- Troubles gastrointestinaux
- Troubles immunitaires
- Troubles musculosquelettiques
- Troubles nerveux
- Troubles respiratoires
- Troubles sensoriels
- Troubles urogénitaux
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Multisystémique
- Oncologie
- Organes sensoriels
- Système cardiaque
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
- Système immunitaire
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
- Système respiratoire
- Système urogénital
- Tests réglementaires
- Autres tests de tolérance et d’efficacité
- Contrôles de qualité
- Toxicologie et autres tests de sécurité
Rats : 12000
87 000 rongeurs, 75 000 souris et 12 000 rats, vont être utilisés dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance léger à sévère, une partie tuée en fin de procédure et les femelles réimplantées avec succès transférées en élevage. Ils subissent vasectomies, réimplantations d'embryons et chirurgies sous anesthésie, avec prélèvements sanguins et injections, pour créer, congeler et régénérer des lignées génétiquement modifiées destinées à la communauté scientifique. Le porteur présente la cryoconservation et la fécondation in vitro comme des avancées réduisant le nombre d'individus utilisés. Il affirme que seul le recours à des "organismes entiers" vivants permet d'étudier les conséquences d'une modification génétique.
Objectifs
L’objectif du projet est de permettre la création, la cryoconservation et la redérivation de lignées de rongeurs génétiquement modifiés pour le compte de la communauté scientifique. Les animaux génétiquement modifiés sont utilisés comme modèle expérimental pour la recherche ou pour le développement de médicaments. À la vue du nombre croissant de modèles génétiquement modifiés, la cryoconservation de ceux-ci est devenue indispensable pour réduire le nombre d’animaux vivants utilisés pour une conservation du modèle génétique et sécuriser les lignées des éventuelles dérives génétiques, contaminations, catastrophe naturelle …
Bénéfices attendus
La création de lignées par réimplantation d’embryons permet l’obtention de modèles génétiquement modifiés ciblant un ou des gênes d’intérêt, modèle capital dans la compréhension des mécanismes physiologiques et physiopathologies des maladies, des médicaments et autres domaines de recherche. La cryoconservation des modèles génétiquement modifiés est devenue indispensable pour réduire le nombre d’animaux utilisés pour une conservation du modèle génétique et sécuriser les lignées des éventuelles dérives génétiques, contaminations, catastrophe naturelle… La redérivation de lignées génétiquement modifiées par réimplantation d’embryons permettra aux chercheurs d’avoir des animaux dont le statut sanitaire sera maitrisé et évitera ainsi tout éventuel impact du statut sanitaire sur l’expression du phénotype. Les résultats des essais réalisés sur cette lignée redérivée seront alors plus précis et limiteront donc le nombre d’animaux utilisés. La stimulation des femelles par traitement hormonal permet de synchroniser les individus et augmenter le nombre d’ovocytes collectés par femelle. Cette approche présente une avancée éthique considérable.
Procédures
Tous les animaux utilisés dans le cadre de vasectomie ou de réimplantation d’embryons seront soumis à une procédure chirurgicale unique d’une durée de 20 minutes à 1 heure sous anesthésie générale. Selon les besoins du projet, les animaux pourront être soumis à des prélèvements sanguins (maximum 4 prélèvements sanguins par jour). Selon le besoin des projets, les animaux pourront être soumis à des injections intrapéritonales. Les actes de prélèvements et d’injection ont une durée d’une dizaine de secondes à une minute. Selon les besoins du projet, les animaux hébergés soumis aux nuisances énoncées pourront être de phénotype dommageable.
Impact sur les animaux
Douleur, stress et perte de poids dûs aux contentions,aux injections de stimulations (72h max) et aux transferts entre les différentes zones. Douleur, stress et perte de poids dûs aux procédures chirurgicales et à la récupération post-opératoire (12h max).
Devenir
Les animaux sont transférés en zone d’élevage interne pour les femelles réimplantées avec succès. Tous les autres animaux sont mis à morts en fin de procédure expérimentale ou dans le cas d’atteinte d’un point limite.
Remplacement
Aucune méthode alternative ne peut remplacer ce projet qui vise à fournir aux scientifiques les animaux qui leur permettront d’étudier dans des organismes entiers et vivants toutes les conséquences d’une altération génétique définie et/ou l’intérêt de molécules thérapeutiques pour lutter contre ces conséquences. L’intérêt de disposer d’organismes vivants et entiers est de pouvoir observer ceci dans l’ensemble des organes, tissus et fonctions physiologiques.
Réduction
Basé sur nos données historiques, nous évaluons le nombre d’animaux requis pour répondre aux besoins des scientifiques. La technique de production d’embryons par Fécondation In Vitro pour les souris présente une avancée éthique considérable pour la réduction du nombre d’individus utilisés comparée à une technique d’accouplement naturel. La cryoconservation du potentiel génétique permet de réduire le nombre d’animaux requis pour la conservation ou la redérivation d’une lignée. La réduction du nombre d’animaux utilisés dans ce projet repose sur : l'expertise de l’équipe embryologie et sa maitrise des procédures, les conditions expérimentales, le suivi des données techniques, l’observation de l’état clinique de l’animal afin d’adapter les traitements post-opératoires et de diminuer la mortalité éventuelle.
Raffinement
Le contrôle de la douleur est réalisé lors des procédures chirurgicales par une administration d’analgésique avant et après la chirurgie ainsi qu’en cas de besoin. L’utilisation complémentaire d’anesthésique local peut être effectuée, si nécessaire. Une injection systématique sous-cutanée de sérum physiologique de réhydratation est pratiquée après la chirurgie pour tous les animaux. La technique chirurgicale est régulièrement raffinée (dilacération plan musculaire vs incision …) afin de minimiser les nuisances liées à l’acte. Une observation quotidienne de l’état clinique général des animaux est réalisée tout au long de la procédure. Ces observations sont facilitées par l’utilisation d’outils internes de suivi de type grille de score. En cas de détection d’un point limite, l’animal est immédiatement mis à mort.
Choix des espèces
Le choix de l’espèce et de la souche est très généralement effectué par le scientifique. Le rat et la souris sont des animaux couramment utilisés dans ce type de projet. Ce sont des mammifères dont l’anatomie et la physiologie sont proches de l’homme, la disponibilité de données historiques chez ces espèces permet d’obtenir des informations fiables et pertinentes Pour la stimulation hormonale, sont concernés que les animaux de 3 semaines minimum, dont la taille et le poids sont compatibles avec l’injection d’hormones, selon les recommandations éthiques en vigueur. Pour la vasectomie, sont concernés des animaux de 3 à 10 semaines. Pour la réimplantation d’embryons, sont concernés des animaux de 7 à 14 semaines
Caractérisation des cellules d’origine d’un cancer pédiatrique musculaire dans un modèle souris.
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système musculosquelettique
220 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Elles reçoivent une greffe de cellules dans la patte sous anesthésie, puis un suivi hebdomadaire de la tumeur et de la prise de poids, avant la mise à mort pour analyser les tumeurs. Le porteur indique que le développement tumoral peut provoquer une douleur modérée et que les mesures sur animal vigile causent un stress léger. Il présente le projet comme un moyen de déterminer l'origine cellulaire d'un cancer pédiatrique et affirme que le modèle murin est "nécessaire" pour tenir compte des facteurs physiologiques absents des études in vitro.
Objectifs
Les cancers touchent chaque année plus de 2500 enfants en France. On estime qu’un enfant sur 440 sera atteint par un cancer avant l’âge de 15 ans. Malgré des essais cliniques internationaux, leur taux de survie ne s’améliore plus depuis 20 ans. Il est donc indispensable de mieux comprendre leurs particularités moléculaires pour développer des traitements plus efficaces et moins toxiques. Ce projet a pour objectif de déterminer si des cancers du muscle fréquemment observés chez les enfants et les adolescents peuvent dériver non pas seulement de la transformation de cellules du muscle mais aussi d’une autre population de cellules neuronales. Cette question est importante, car la réponse aux chimiothérapies peut varier en fonction de la cellule à l’origine des tumeurs. Il a été montré que lorsqu’on exprime des gènes mutés chez les patients atteints par ces cancers du muscle dans les cellules neuronales, celles-ci prolifèrent et expriment des marqueurs de ces cancers. Il faut maintenant vérifier que les cellules neuronales transformées donnent des tumeurs dans les muscles. Ce projet permettra de fournir de nouvelles pistes pour comprendre l’origine de ces cancers et améliorer leur traitement.
Bénéfices attendus
Ce projet va permettre de déterminer si un type de cellules embryonnaires peut être l’origine de certains cancers pédiatriques afin d'améliorer leur prise en charge thérapeutique.
Procédures
Injection anti-douleur / analgésie avant la greffe (Nombre : 1 fois maxi - Durée : 30 s). Anesthésie lors de la greffe (Nombre : 1 fois au moment de la greffe tumorale - Durée : 5 min) Pesée en début de procédure puis 1 fois par semaine (Nombre : 8 fois maxi - Durée : 30 s). Mesure de l’épaisseur de la patte greffée et de la patte controlatérale avant la greffe puis 1 fois par semaine (Nombre : 8 fois maxi - Durée : 1 min).
Impact sur les animaux
Avant l’implantation intra-musculaire (IM), l’injection en sous-cutanée d’un anti-douleur engendre une douleur légère. L’implantation IM sous anesthésie quant à elle entraine une douleur légère. Le suivi de la prise tumorale va engendrer un stress léger lors de la mesure de l’épaisseur de la patte greffée et de la patte car ces mesures sont réalisées sur animaux vigiles. Le développement de tumeurs peut engendrer une douleur modérée. L’administration de doxycycline dans l’eau de boisson n’est pas connue pour entrainer de nuisances. En effet, la consommation de l'eau de boisson des souris sera évaluée (moyenne sur 3 jours pendant l'acclimatation) puis après l'ajout de la doxycycline pour évaluer si la consommation d'eau des animaux est réduite.
Devenir
A l’issue de chaque procédure, les animaux seront mis à mort si aucune prise tumorale n’est observée ou si un point limite est atteient ou pour effectuer des analyses sur les tumeurs.
Remplacement
Des analyses d'expressions de gènes ont montré que certains rhabdomyosarcomes partageaient des similitudes avec les cellules neuronales. Le modèle animal est le seul permettant de prendre en compte de nombreux facteurs physiologiques susceptibles d'intervenir dans le potentiel tumorigénique de ces lignées cellulaires embryonnaires. Des études in vitro précedemment réalisées ne permettent pas de répondre aux objectifs.
Réduction
Afin de réduire le nombre d'animaux utilisés, des études précédentes ont permis de sélectionner les mutations d’intérêt. D’après les données de la littérature et notre expérience, le taux de prise de greffe sera de minimum 50%. Ces données ont été prises en compte afin d’utiliser le nombre minimum d’animaux permettant de s’assurer de la reproductibilité et de réaliser une analyse statistique des résultats. De plus, les procédures prévues dans ce projet sont séquentielles, ce qui permettra de réduire au maximum le nombre de souris impliquées dans le projet.
Raffinement
Au cours de ce projet, les précautions seront prises pour stresser au minimum l’animal. Dès leur arrivée, les souris seront hébergées par groupe de 5 animaux par cage. Une période d’acclimatation sera respectée avant l’entrée des animaux dans l’une des procédures présentées ci-après. L'administration d’antidouleur, d'anesthésique, un suivi adapté des animaux et la définition précise des points limites précoces et prédictifs d'un mal être, permettent de limiter au maximum la souffrance animale. Post greffe, de la nourriture humidifiée sera ajoutée au fond de la cage au cas où les animaux présenteraient des difficultés à se déplacer.
Choix des espèces
L’utilisation de ce modèle souris est nécessaire pour étudier le potentiel tumoral des cellules embryonnaires modifiées car ces dernières sont issues du même modèle murin, permettant de s’affranchir du risque de rejet de greffe par le système immunitaire. Les rhabdomyosarcomes sont des tumeurs pédiatriques rares, pour lesquelles un sexe-ratio Mâle/Femelle légèrement supérieur à 1 a été rapporté. Toutefois, très variable selon les études, l’âge et la localisation des tumeurs primaires. Par conséquent, nous utiliserons des souris mâles et femelles dans cette procédure afin de ne pas introduire de biais lié au sexe. Les greffes seront réalisées sur des souris de 6 semaines pour une réalisation optimale de l’expérience. En effet à cet âge, d'après la littérature, la prise de greffe est optimale.
Rôle de CD44 au cours des complications hépatiques liées à l’obésité
- Recherche appliquée
- Troubles endocriniens
- Troubles gastrointestinaux
- Troubles immunitaires
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
- Système immunitaire
300 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Nourries d'une alimentation riche en graisses, elles subissent des prélèvements sanguins et des injections intrapéritonéales destinées à provoquer une fibrose du foie, avant la mise à mort. Le porteur décrit une perte de poids et des lésions possibles au site d'injection, rougeur, infection ou nécrose. Il indique mener des travaux in vitro en parallèle, mais affirme l'expérimentation in vivo "nécessaire" pour reproduire les interactions entre organes.
Objectifs
L’obésité augmente le risque de développer un diabète de type 2 et des maladies cardiovasculaires mais s‘accompagne également de complications hépatiques. Ces complications sont fréquentes mais sous estimées, en raison de leur évolution « silencieuse ». Ces altérations hépatiques vont d’un simple foie gras, avec ou sans inflammation, pouvant progresser jusqu’au cancer du foie. Plusieurs facteurs sont impliqués dans la progression de ces complications, comme la résistance à l'insuline, le microbiote intestinal, les stress cellulaires et l'inflammation. Cependant, aucun traitement pharmacologique n’est encore disponible et une meilleure compréhension de l'évolution de ces complications est nécessaire pour identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Notre équipe de recherche s’intéresse à une protéine que l’on retrouve à la surface des cellules immunitaires, appelée CD44. Celle-ci joue un rôle dans l’inflammation du foie. Chez les patients atteints de complications hépatiques, la présence de CD44 est augmentée dans le foie en comparaison aux patients sains. De plus, la neutralisation de CD44 prévient et corrige les complications hépatiques, en régulant le recrutement et l’activation de cellules immunitaires dans le foie. Par l’utilisation d’animaux génétiquement modifiés pour inactiver le gène CD44 dans toutes les cellules de l’organisme (CD44 Knock Out (KO) systémique), et soumis à un régime favorisant l’apparition de complications hépatiques, nous serons en mesure de démontrer l’implication et le rôle de CD44 et d'observer les conséquences biologiques lors de sa suppression au cours des complications hépatiques.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra la validation in vivo du rôle de la glycoprotéine CD44 dans un contexte de complications hépatiques liées à l’obésité et de décrypter les mécanismes physiopathologiques dans la mise en place et la progression des maladies chroniques du foie.
Procédures
En fonction des procédures, les animaux seront soumis à deux prélèvements sanguins maximum. Les animaux nourris avec une alimentation riche en graisses seront prélevés deux fois, en milieu et en fin de régime. Ces prélèvements ne dureront pas plus d'une minute maximum. Des injections intra-péritonéales seront également effectuées pour étudier le développement de la fibrose hépatique. Ces injections ne durent que quelques secondes et leur fréquence ne dépassera pas deux injections par semaine.
Impact sur les animaux
Avant l’arrivée aux points limites décrits dans chaque procédure, les animaux pourront subir des nuisances et des effets indésirables auxquels nous serons très attentifs. Ces effets indésirables sont principalement la perte de poids chez l’animal. Les injections par voie intra-péritonéale pourront entrainer des comportements significatifs d’une gêne ou d’une souffrance et des altérations locales au site d’injection (rougeur, infection, nécrose...).
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure. Nous utiliserons pour chaque procédure un nombre minimum d'animaux qui nous permet de réaliser des études statistiques robustes et pertinentes.
Remplacement
Pour répondre à l’exigence de remplacement, des études seront réalisées in vitro sur des lignées cellulaires afin de mettre au point les différentes conditions expérimentales avant de réaliser les expériences sur les cellules primaires. Il est nécessaire de réaliser des études in vivo car les études in vitro ne permettent pas de reproduire les interactions complexes qui existent entre les différents organes et les différents types cellulaires présents dans un organe.
Réduction
Pour satisfaire à la réduction, nous utiliserons un schéma de croisement qui génère 50% de souris WT et 50% de souris KO (50% de souris contrôles et 50% de souris dont le CD44 est non-fonctionnel) ce qui évite la génération d’animaux inutiles. Chaque procédure utilise un nombre d'animaux minimum mais nécessaire pour réaliser des études statistiques pertinentes (tests non-paramétriques de Mann-Whitney et ANOVA). Nous avons déterminé au travers de nos différents travaux publiés que le nombre adéquat d'animaux à intégrer par groupe doit être compris entre huit et dix. Ce nombre est communément admis et utilisé dans l'ensemble des études publiées dans le domaine du métabolisme. Nous choisirons dans cette demande un nombre fixe de dix animaux par groupe afin d'obtenir une puissance statistique suffisante. Les expériences seront reproduites une seconde fois pour confirmer la significativité statistique quand celle-ci est proche d'être atteinte lors du premier set d'expérience.
Raffinement
Pour répondre au raffinement, l'hébergement sera réalisé dans des locaux appropriés avec un enrichissement systématique et les personnes réalisant les différentes procédures respecteront les règles éthiques lors des manipulations et sacrifices des animaux. La surveillance quotidienne des animaux par les animaliers et nos surveillances régulières nous permettront d'identifier précocement tout signe de stress ou de souffrance afin d'appliquer les points limites.
Choix des espèces
La souris est une espèce très utilisée dans les études fondamentales et métaboliques. C’est une espèce facile à utiliser grâce à sa natalité importante. Notre expertise nous permet d’avoir des locaux d’hébergement et des conditions d’expérimentation appropriés à cette espèce. D’autre part, la similitude de son patrimoine génétique avec celui de l’Homme nous permet de pouvoir, dans la mesure du possible, extrapoler les résultats et en tirer des conclusions valables pour l’Homme. Les données in vivo de la littérature sont obtenues sur des souris et cette espèce permet d'obtenir assez de "matériel" pour réaliser des analyses protéiques, génomiques et histologiques. Aucune autre espèce ne peut donc être utilisée. Pour la procédure 1 (souris mâles), la mise sous HFD ou Western Diet sera effectuée à environ 8-10 semaines d’âge, lorsque le poids des souris se stabilise. En effet, un régime riche en graisse induit une prise de poids importante. L’utilisation d’un tel régime peut durer jusqu’à 32 semaines, d’où la nécessité d’avoir des animaux relativement jeunes. Pour la procédure 2 (souris mâles ou femelles), le traitement au CCl4 débutera à environ 7-8 semaines d’âge, lorsque le poids des souris se stabilise.
Etude de l’infection du muscle squelettique par le virus Chikungunya
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système musculosquelettique
1 184 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Elles sont infectées par le virus Chikungunya en intradermique, puis reçoivent une injection intramusculaire de chlorure de baryum qui provoque une lésion du muscle, avant la mise à mort pour prélèvement terminal des organes. Le porteur indique traiter les souris à la buprénorphine deux fois par jour jusqu'à la mise à mort pour limiter la douleur. Il affirme que l'étude exige l'infection d'un "organisme dans son ensemble" et présente le modèle murin comme reproduisant l'infection humaine par piqûre de moustique.
Objectifs
Le virus Chikungunya (CHIKV) est transmis à l’homme par les piqûres de moustiques, responsables d'une infection invalidante et est considéré comme un virus émergent du fait de l’expansion géographique des espèces de moustiques vecteurs de l’infection. La physiopathologie de l’infection par CHIKV étant très mal connue, des modèles murins ont été développé permettant de reproduire expérimentalement les formes bénignes et sévères de l'infection par CHIKV. Ces modèles ont permis de mettre en évidence le rôle majeur de certaines molécules dans le contrôle de l'infection et identifié les principales cellules cibles du virus. Il a été montré que CHIKV infecte le muscle squelettique chez les jeunes souris mais l’épargne chez la souris adulte. La protéine FHL1 est essentielle à la réplication de CHIKV. Notre objectif est d'étudier l'infection du muscle squelettique par CHIKV au cours de la myogenèse. Nous identifierons les cellules musculaires sensibles à l'infection et étudierons la contribution respective de l’expression de FHL1 et la réponse IFN-I dans l’infection musculaire au cours de la myogenèse post-natale et de la régénération, en utilisant la souris comme modèle. Cette étude permettra ainsi de mieux comprendre la physiopathologie de l’infection, étape nécessaire pour le développement de thérapies contre ce virus émergent.
Bénéfices attendus
Ce projet s'inscrit dans le cadre de recherches fondamentales sur les maladies infectieuses émergentes et en particulier sur la maladie induit par le virus chikungunya transmis à l’homme par les piqûres de moustiques. Ce virus responsable d'une infection articulaire et musculo-squelettique invalidante a, par le passé, provoqué plusieurs épidémies et est considéré comme un virus émergent du fait de l’expansion géographique des espèces de moustiques vecteurs de l’infection, notamment en Europe et aux Etats-Unis. Les résultats obtenus permettront d’identifier les cellules cibles du muscle squelettique après infection par voie intra-dermique mimant l’infection naturelle par le virus chikungunya. De plus, les facteurs de l’hôte impliqué dans la sensibilité de ces cellules sera étudié plus précisément. Ce projet permettra ainsi de mieux comprendre la physiopathologie de l’infection, étape nécessaire pour le développement de thérapies contre ce virus émergent.
Procédures
- Infection (ou PBS) en intra-dermique au niveau du thorax : une fois, quelques secondes - Injection Chlorure de baryum en intra-musculaire : une fois, quelques secondes
Impact sur les animaux
L'effet indésirable attendus sur les animaux est la conséquence de l'injection du Chlorure de baryum qui provoque une lésion musculaire.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort à la fin de chaque procédure car ils ne peuvent être ni réutilisés, ni replacés, ni adoptés (animaux infectés, mis à mort pour prélèvements terminaux d’organes analysés ex vivo).
Remplacement
Cette étude nécessite l’infection d’un organisme dans son ensemble. En effet, le processus de myogenèse met en jeu de nombreux effecteurs autres que les fibres musculaires et leurs cellules souches, dont les cellules immunes et le tissu conjonctif. De plus, notre modèle murin est d’autant plus pertinent qu’il permet d’étudier l’infection du muscle dans le contexte d’une infection systémique comme cela est le cas chez l’homme. En effet, l’infection de la souris par voie intra-dermique avec le virus chikungunya (CHIKV) mime l’infection naturelle chez l’homme par piqûre de moustique et conduit comme chez l’homme, à une infection systémique. Pour CHIKV, les animaux sensibles à l'infection sont les primates non humains et les souris. Ainsi, nous utiliserons la souris comme modèle pour cette étude. Cependant des infections ex-vivo seront réalisées sur cellules et myofibres permettant de multiplier les conditions et expériences en diminuant le nombre de souris utilisée.
Réduction
Le nombre d’animaux que nous utiliserons sera réduits au minimum afin d’obtenir des résultats estimés comme exploitables par des biostatisticiens. Concernant les expériences qualitatives (microscopie, tri-cellulaire, extraction protéines et acides nucléqiues) le nombre de souris sera réduit au maximum afin d’obtenir des résultats exploitables. En effets, il faut un nombre d’animaux suffisant pour isoler et cultiver des cellules primaires. Afin de réduire le nombre de souris, pour deux des trois procédures, nous prélèverons le muscle de la patte gauche pour titrage et le muscle de la patte droite pour la microscopie. De plus des infections ex-vivo seront réalisées sur cellules et myofibres permettant de multiplier les conditions et expériences en diminuant le nombre de souris utilisée.
Raffinement
Les souris sont hébergées en groupe avec une litière appropriée et des matériaux de nidification. Les souris seront traitées avec un analgésique (buprénorphine) afin de réduire la douleur. Les souris seront traitées 2 fois par jours à la buprénorphine jusqu’au jour de la mise à mort afin de réduire la douleur et répondre aux points limites attendus provoqués par l’injection du Chlorure de baryum (œdème, inflammation localisée au site de l’injection, boiterie). De plus, de la nourriture et de l’eau gélifiée sera déposée dans le fond de la cage. Les injections de Chlorure de baryum dans le muscle et les injections de virus seront réalisées sous anesthésie gazeuse afin de réduire la douleur des animaux. L’ensemble des animaux qui seront infectés ne souffriront pas des conséquences de l’infection car ils seront mis à mort entre 1 et 4 jours après infection alors que le premiers signes cliniques liés à l’infection, n’apparaissent qu’à 7 jours. Les souris seront surveillées quotidiennement pour surveiller un éventuel mal-être : animal qui ne tête pas, poiles hérissés, expressions faciales de la douleur (resserrement orbitaire, renflement du nez, contrôle du renflement, position de l'oreille et changement de moustache. Dès que les points limites (prostration/faciès de souffrance, Body Condition Score de 1, perte de poids >20% du poids initial) sont atteints, les animaux seront mis à mort. Une réhydratation par voie sous-cutanée sera effectuée et de l’eau gélifiée sera mise à disposition pour les animaux présentant des signes de déshydratation (perte de poids >10%, pli cutané).
Choix des espèces
Pour le virus Chikungunya (CHIKV), les animaux sensibles à l'infection sont les primates non humains et les souris. L’infection de la souris par voie intra-dermique avec CHIKV mime l’infection naturelle chez l’homme par piqûre de moustique et conduit comme chez l’homme, à une infection systémique. De plus, il a été montré que CHIKV infecte les mêmes tissus cibles que chez l’homme dont le muscle squelettique. Ainsi, le modèle murin est pertinent pour étudier l’infection du muscle dans le contexte d’une infection systémique comme cela est le cas chez l’homme. Des souris âgées de 9 jours seront utilisées pour étudier l’infection du muscle squelettique au cours du développement post-natal et des souris adultes de 8 semaines seront utilisées pour étudier l’infection du muscle squelettique au cours du processus de régénération musculaire. Enfin, des souris mutantes Dmd (mdx-beta geo) âgées de 4 semaines sensibles à l’infection seront utilisées pour étudier l’infection du muscle au cours d’un processus de régénération musculaire chez un modèle murin de dystrophies comparativement à des souris de la même lignée âgées de 14 semaines non sensibles à l’infection.
Etude comportementale de souris mutantes, modèles d’une maladie maladie génétique rare caractérisée par une déficience intellectuelle
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système nerveux
Avant leur septième jour de vie, les souriceaux de trois lignées mutantes subissent un prélèvement à l'oreille pour être génotypés. Devenues adultes, 360 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, pour désigner laquelle des trois mutations du syndrome de Bosch-Boonstra-Schaaf se rapproche le plus de la maladie humaine. Elles passent un open field, un grip test, un test de préhension, une boîte clair-obscur, un labyrinthe en croix surélevé, un enfouissement de billes, une construction de nid de 14 heures, un test du tube pour la dominance sociale, des tests d'interaction sociale et une reconnaissance d'objets. Le porteur affirme pourtant qu'elles ne subiront aucun "prélèvement quelconque de leur vivant". Toutes sont tuées à l'issue, et leur encéphale est prélevé pour des études in vitro.
Objectifs
Le syndrome de Bosch-Boonstra-Schaaf est une maladie génétique humaine identifiée à ce jour sur une centaine de personnes à travers le monde, souvent chez de jeunes enfants. Ces malades souffrent généralement d'une déficience intellectuelle, d'un retard développemental, de syndromes autistiques ainsi que de modifications comportementales plus ou moins sévères. De plus,cette pathologie est souvent associée à des troubles de la vision. Chez la souris, trois lignées mutantes ont été générées afin d'être au plus près des mutations rencontrées chez l'Homme. L'objectif principale est d'étudier le comportement (activité générale, apprentissage, mémoire, anxiété, sociabilité) de ces animaux afin de déterminer quel est le modèle (la mutation) le plus proche de l'Homme.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus sont importants car cela permettra de valider le modèle animal et de choisir la mutation génétique la plus proche de l'Homme afin de mieux étudier ensuite le neurodéveloppement dans ce modèle et éventuellement de proposer des thérapies comportementales afin de permettre une évolution favorable de ce syndrôme.
Procédures
Ces animaux ne seront pas soumis à de procédures chirugicales ni à prélèvement quelconque de leur vivant. Les 360 animaux seront testés dans des tests comportementaux permettant d'évaluer la motricité, l'anxiété, l'apprentissage, la mémoire ainsi que la sociabilité. L’activité locomotrice de la souris sera évaluée dans un test dit d’open field (deux fois 15 min avec 24h d’intervalle). Un grip test sera effectué : 3 x 60 secondes max avec un intervalle de 10 minutes. Un test d'habilité (préhension) motrice sera aussi effectué pour mettre en évidence une éventuelle déficience de la motricité fine des pattes antérieures: phase d'apprentissage (durée max 30 min), phase test : 2x10 min max avec un intervalle de 24h. L’anxiété sera testée en Dark-light box (durée 10 min) et dans le test de labyrinthe en croix surélevée (durée 10 min). Le caractère impulsif sera mesuré dans le test d'enfouissement de billes: habituation pendant 20 min puis session test (durée 20 min) ainsi que dans le test de fabrication du nid (durée 14h). La dominance sociale sera testée dans le test dit du tube (durée 3x5 minutes max pendant 5 jours). Le test d’interaction sociale permettra de mesurer une préférence sociale chez la souris: habituation deux cages vides durée 5 minutes puis phase de test avec une cage avec un individu (durée 10 min). Un test d'interaction sera aussi effectué: durée 10 minutes. La mémoire de type déclarative sera testée par le test de reconnaissance d'objets: phase d’apprentissage (10 min) suivie d’une session test (durée 10 minutes).
Impact sur les animaux
Les troubles liés à l'anxiété et la dépression sont modélisables à l’aide d'une batterie des tests comportementaux classiques décrits dans ce document. Aucune injection ou chirurgie ne sera faite sur l'animal. Le seul effet indésirable potentiel sera le stress de nouveauté dans une nouvelle enceinte ou du vide dans le labyrinthe surélévé ou une aggrisivité particulière vis à vis d'un autre congénère dans un test social. Des critères de suivi (aspect pelage, hydratation, locomotion, morsures...) et des points limites adaptés permettront de mettre fin à une expérimentation si la santé générale de l'animal n'est pas optimale.
Devenir
Les animaux seront mis à mort et l'encéphale sera prélevé pour des études in vitro à postériori
Remplacement
Les conséquences de certaines mutations sur le comportement ne peuvent pas être testées in vitro. Les interactions sociales, motivationnelles, les capacités motrices et mnésiques ne peuvent être étudiées que sur l'animal vigile. Afin de s'assurer que les résultats soient transférables à l'humain, les expériences seront menées sur la souris qui est un excellent modèle génétique.
Réduction
Le nombre d'animaux est calculé selon un testde puissance (logiciel GPower, avec une puissance de 75%) et d'après notre propre expérience afin d'obtenir des résultats robustes. Cela nous permet d'utiliser le strict minimun d'animaux, cad 20 animaux par groupe. Nous utiliserons les mâles et les femelles car il n'a pas été rapporté de différences comportementales entre sexe dans de précédentes études de ce gène. Lors des croisements, sitôt le nombre d'animaux hétérozygotes atteints, ceux-ci seront stoppés afin de ne pas générer d'animaux supplémentaires. Les data sont analysées via des tests non paramétriques
Raffinement
L'hébergement sera effectué dans l'animalerie où les conditions d'élévage sont parfaitement définies pour un bienêtre animal. Les tests comportementaux seront effectués entre 9:00 et 17:00, avec un seul test par jour pour limiter le stress. Un suivi quotidien des animaux ( week-end et jours fériés inclus) est effectué soit par les animaliers, soit par l'expérimentateur. Les animaux seront amenés en salle d'expérimentation 30 minutes minimum avant le début du test pour s'habituer à la pièce et diminuer le stress. Les expérimenteurs pourront venir éventuellement le weekend afin de travailler dans des conditions optimales. Les animaux ne seront pas soumis à plus de deux tests par semaines. Si besoin, suite à une évolution du score de la grille d'évaluation, et en accord avec le vétérinaire de l'institut, des mesures seront prises pour traiter l'animal. L'analyse comportementale sera faite par un système d'analyse vidéo automatique afin d'avoir un bon niveau de raffinement des résultats et de permettre d'utiliser un nombre minimal d'animaux. Une application stricte des points limites durant toute la vie de l'animal sera mise en place pour ce projet.
Choix des espèces
Nous avons choisi la souris en raison de ses similarités génétiques avec l'homme, ainsi que la facilité avec laquelle son génome peut être manipulé et analysé. La souris est un excellent modèle génétique afin d'étudier le comportement suite à la mutation des gènes connus chez l'Homme comme impliqués dans le syndrome BBSOAS. Ces mutations sont maintenant bien identifiées et les animaux sont en élévage chez les prestataires d'élévage. Le génotype sera effectué avant P7 (par prélèvement à l'oreille) avec un sevrage à P21. Les tests comportementaux seront effectués sur des animaux adultes permettant ainsi d'avoir une maturité corticale suffisante.
Exposition maternelle à un mélange de contaminants alimentaires et effets sur la descendance chez les lapines Site N°2/2
- Recherche appliquée
- Troubles cardiaques
- Troubles endocriniens
- Troubles urogénitaux
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système endocrinien
476 lapins vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Les femelles reçoivent par voie orale un mélange de contaminants alimentaires chaque jour pendant 90 à 120 jours, avec prélèvements sanguins et suivi échographique de la gestation, puis elles et leur descendance sont mises à mort à différents stades, du fœtus à neuf mois, pour prélever organes et tissus. Le projet vise à évaluer les effets de ces contaminants sur la santé de la mère et des enfants. Le porteur affirme que le recours à l'animal est "indispensable" et qu'aucun modèle cellulaire ou informatique ne peut le remplacer.
Objectifs
La population générale est exposée à de nombreux contaminants alimentaires qui entrent dans la composition d’un grand nombre de produits de consommation courante. La population, dont les femmes enceintes, est exposée quotidiennement à ce mélange de substances par ingestion, inhalation et/ou voie cutanée. Or, cette exposition représente un risque élevé pour la santé de la mère et de sa descendance. Ce risque est mal caractérisé car les études prennent rarement en compte les effets d’une exposition multiple à plusieurs contaminants (effet cocktail). De plus, le pas de temps entre les générations humaines est trop long pour permettre d’identifier les risques de pathologies développés à l’âge adulte. Il apparait donc nécessaire d’utiliser un modèle animal pour explorer ces effets qui peuvent être spécifiques au sexe de la descendance. Les objectifs du projet sont d'évaluer les effets de l’ingestion maternelle d’un mélange de contaminants alimentaires, fréquemment retrouvé dans les prélèvements humains et suspecté d'affecter le poids placentaire et le poids du nouveau-né chez l’humain. Ces effets seront étudiés, chez des lapines, sur le développement et la croissance du fœtus au cours de la gestation, la fonction du placenta, la santé de la descendance en termes de maladies cardiovasculaires, d’obésité, de diabète et de troubles de la fertilité.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra une meilleure compréhension des effets d'un mélange de contaminants alimentaires sur la santé des mères et de leurs enfants en termes de maladies cardiovasculaires, d’obésité, de diabète et de troubles de la reproduction/fertilité. Les résultats obtenus aideront au suivi clinique des enfants dont les mères ont été exposées à ce cocktail de contaminants au cours de la conception, la grossesse et l’allaitement maternel. De plus, ce projet va générer des informations sur la toxicité de l'exposition des mères aux contaminants alimentaires et sur leurs effets sur la descendance, ce qui représente un défi pour les autorités publiques en termes de recommandations et d'évaluation des risques, pour les femmes enceintes, les nourrissons, les enfants et les adultes.
Procédures
1ère étape sur le lot N°1 de 24 animaux : Sur 10 animaux, collecte de sang pour évaluer le niveau de base des contaminants chez les animaux. 15 jours après, injection du mélange de contaminants alimentaires sous anesthésie locale (12 animaux) ou exposition orale aux contaminants alimentaires (12 animaux), prises de sang sous anesthésie locale de 3 min sur animaux vigiles (3 prélèvements maximum par animal). 2nde étape sur le lot N°2 de 40 animaux : exposition orale aux contaminants alimentaires (une fois par jour) pendant 90 jours, prises de sang de 3 min sur animaux vigiles (une fois sur 10 animaux contrôles et 10 exposées), suivi échographique de la gestation à 4 stades de gestation sur des animaux vigiles, 40 min maximum d’échographie par session, 4 sessions par animal à une semaine d’intervalle. 3ème étape sur le lot N°3: exposition orale aux contaminants alimentaires de 40 animaux, une exposition par jour pendant 120 jours. Sur les descendants, 20 mâles et 20 femelles par groupe : - prises de sang avec anesthésie locale sur animaux vigiles à 5 et 8 mois (durée 3 min par prélèvement) - mesure de la pression artèrielle à 5 et 8 mois sur animaux vigiles (durée totale par stade 30 min) - test de tolérance au glucose pour rechercher le développement d’un éventuel diabète sur animaux vigiles (prise de sang à 6 temps différents, durée quelques secondes car pose d’un cathéter pour une durée de 120 min pour ne pas avoir à réintroduire une aiguille) - mesure de la répartition de la masse maigre, masse grasse et densité osseuse à 7 mois (acquisition d’images sur animaux anesthésiés pendant 15 min) - collecte de sperme à 6, 7 et 8 mois Sur les descendants, 10 mâles et 10 femelles par groupe : Mise à la reproduction des descendants âgés de 9 mois, suivi échographique de la gestation à 4 stades de gestation sur des animaux vigiles, 40 min maximum d’échographie par session, 4 sessions par animal à une semaine d’intervalle.et évaluation des effets sur les ovaires et testicules de la seconde génération.
Impact sur les animaux
- Risques de stress liés à la manipulation pour l’exposition par voie orale ou à la contention pour les prélèvements de sang et les approches physiologiques - Le sevrage peut être une étape délicate chez le lapin car il peut parfois causer un risque de diarrhée - Une douleur peut apparaître au point de prélèvement de sang
Devenir
-Mise à mort des animaux adultes afin de collecter un important volume de sang, ce qui est nécessaire pour mettre les dosages des contaminants et de leurs dérivés -Mise à mort des femelles non gestantes et des femelles après sevrage des descendants. Etape nécessaire pour évaluer les effets des contaminants sur les différents tissus par des approches d’histologie et de biologie moléculaire. -Mise à mort des animaux en fin de gestation : cette étape est nécessaire pour déterminer le poids des organes et conditionner les tissus pour de l’histologie et des approches de biologie moléculaire permettant de caractériser les effets des contaminants et de rechercher déjà à cette étape des signatures prédictives de certaines maladies développées à l’âge adulte. -Mise à mort des descendants à différents stades (4 jours, sevrage, 3 mois, 9 mois) : nécessaire pour suivre le développement des ovaires et des testicules et/ou l’apparition de troubles métaboliques mais aussi corréler des effets physiologiques observés chez l’animal aux données histologiques, aux profils en lipides et aux approches de biologie moléculaire.
Remplacement
Le recours à l’animal est indispensable puisqu'il s'agit d’étudier les effets de l’exposition maternelle aux contaminants sur la vie fœtale et au stade adulte. Il n'est donc pas possible de remplacer l’animal vivant par un modèle cellulaire ou une simulation informatique.
Réduction
- Pour étudier la distribution des contaminants dans le sang et les urines, le nombre d’animaux a été défini selon un modèle de distribution des contaminants décrit dans la littérature scientifique et qui permet de limiter le nombre d’animaux à chaque temps de collecte de sang. -,Les animaux adultes seront exposés pendant une période de 90 jours qui inclut la période gestationnelle. Comme les contaminants sont connus pour affecter la fertilité, 40 lapines seront mises en protocole afin d’obtenir 12 lapines gestantes par groupe et 96 animaux dans le groupe témoin et 96 animaux dans le groupe exposé au stade fœtal. Ces effectifs ont été déterminés en nous basant sur nos précédents protocoles et publications scientifiques. - Pour le suivi de la descendance après la naissance, sur les 96 descendants attendus par groupe et de manière à prendre en compte les effets sexe et à avoir des résultats scientifiques robustes : 5 mâles et 5 femelles/groupe seront mise à mort à 4 jours afin d’évaluer les effets sur le développement des ovaires et des testicules ; 10 mâles et 10 femelles/groupe seront euthanasiés au sevrage et à 3 mois afin d’évaluer les effets sur le développement des ovaires et des testicules. Ces effectifs ont été calculés afin d’obtenir des résultats robustes en histologie et en biologie moléculaire. - Pour l’étude de la fréquence cardiaque, la pression sanguine, la composition corporelle (masse maigre, masse grasse et densité osseuse), la qualité du sperme et la recherche d’un diabète, 20 mâles et 20 femelles/groupe seront suivis afin d’obtenir des résultats robustes prenant en compte le sexe. Parmi ces animaux, 10 mâles et 10 femelles/groupe seront euthanasiés à 9 mois pour une exploration de la fonction hépatique et gonadique. -, Pour calculer le taux de reproduction, 10 mâles et 10 femelles/groupe issus de lapines exposées ou non aux contaminants pendant la gestation et la lactation seront mis à la reproduction, il s’agit d’un nombre nécessaire et suffisant pour évaluer ce paramètre. - Tous les tissus maternels et de la descendance seront collectés et stockés afin de pouvoir être utilisés dans le projet lui-même mais aussi ultérieurement dans d’autres projets collaboratifs.
Raffinement
- Les cages d’hébergement des animaux seront enrichies avec une chaînette, des mobiles suspendus, une plateforme et des blocs à ronger composés de foin compressé. De plus, pour le confort de l’animal, les cages disposent de repose-pattes. Les animaux seront en cage individuelle mais les cages sont positionnées les unes à côté des autres ce qui permet aux animaux d’être en contact visuel et olfactif avec leurs congénères. Au moment de la reproduction et de l’élevage, les salles d’hébergement disposent de blocs de phéromones maternelles qui diminuent les sources de stress et apaisent les animaux. - L'état de santé des animaux sera surveillé tous les jours et tout au long de l'expérience, incluant le niveau d’activité, le comportement, la posture au repos, l’apparence (pelage), l’alimentation, les mouvements à la sollicitation. Si un animal présentait une altération de ces critères alors une évaluation de la douleur serait réalisée avec la grille dédiée à l’établissement d’un score. Selon le score, une analgésie serait mise en place. Si la douleur persistait, après concertation avec le vétérinaire, l’euthanasie pourrait être envisagée. - Une phase d’habituation à la manipulation, à l’exposition par voie orale et à la contention sera mise en place 4 semaines avant l’entrée en protocole des animaux. - Avant la mise à mort, les lapines gestantes seront pré-médiquées avec un analgésique de type morphinique qui traverse la barrière placentaire et qui assurera l’analgésie de la mère et des fœtus.
Choix des espèces
Pour ce projet, l’espèce lapin a été choisie pour plusieurs raisons : i/ son type de placentation est plus proche de celle de l’humain que celle des rongeurs ii/ sa taille permet de réaliser un suivi de la gestation en utilisant des appareils d’échographie utilisés en clinique humaine iii/ il n’est pas nécessaire d’anesthésier les lapines pour réaliser les échographies iv/ cette espèce est pertinente pour étudier la toxicité sur le développement du fœtus et offre la possibilité d'évaluer les effets à long terme v/ le lapin est une espèce plus appropriée pour suivre la distribution des contaminants car, chez le lapin comme chez l’humain, l'élimination urinaire prédomine vi/ cette espèce est pertinente car la production d’hormones par les ovaires et testicules pendant la vie fœtale est similaire à celle de l'homme. Stades de développement choisi : - Animaux adultes : nécessaire à l’étude de la distribution des contaminants dans le sang et les urines mais également à l’exposition des femelles pour évaluer les effets sur la santé des descendants aux stades de développement décrits ci-dessous - Stade fœtal (28 jours de gestation) : nécessaire pour étudier les effets des contaminants sur la croissance et le développement fœto-placentaire, les paramètres biochimiques, la biologie moléculaire de différents tissus, dont le placenta, ceci afin de relier la santé des fœtus à la santé à l’âge adulte. - Stade de la naissance au sevrage et à l’âge de 3 mois : nécessaire à l’étude des effets de l’exposition sur le développement de l’ovaire et du testicule. - De l’âge de 5 à 9 mois : nécessaire pour évaluer si l’exposition des mères aux contaminants alimentaires au cours de la gestation et de la lactation altère la santé de la descendance et augmente le risque de troubles cardio-métaboliques (augmentation du risque d’obésité, de diabète, de maladies cardiovasculaires, composition corporelle) et de la fertilité.