Système cardiaque

60 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent deux chirurgies rénales à une semaine d'intervalle pour induire une insuffisance rénale chronique avec calcifications vasculaires, ainsi que des prélèvements sanguins, pour étudier le rôle du phosphate dans ces calcifications. Le porteur admet une mortalité de 15 % au moment de la chirurgie et décrit une hypertension chez la plupart des souris opérées. Il qualifie le projet d'"indispensable" et affirme que seule l'expérimentation sur animal entier permet d'étudier cette maladie systémique.

Objectifs

Un taux élevé de phosphate (Pi) sérique est associé au développement de calcifications vasculaires (CV) chez les personnes atteintes d'insuffisance rénale chronique (IRC) et dans la population générale, et peut être une situation mortelle. En effet, l’IRC aboutit à une hyperphosphatémie qui déclenche la calcification de la paroi artérielle, ce qui entraîne une rigidification du système artériel et contribue au développement des maladies cardiovasculaires. Des études prospectives à grande échelle sur la population ont montré que la fonction rénale est inversement associée à la mortalité, les CV étant la principale cause de maladie cardiovasculaire chez les patients atteints d'IRC, et semble être un facteur prédictif important de la mortalité. Cependant, bien que le rôle des niveaux élevés de Pi dans le développement des CV est largement reconnu, son mode d'action est encore inconnu et ne peut donc pas être ciblé de manière appropriée. L'objectif global de ce projet de recherche est de découvrir les mécanismes d'action du phosphate qui entraînent le développement des CV dans le contexte de l'IRC, et d'identifier des cibles thérapeutiques putatives capables de contrecarrer ses effets délétères. Lors de la première étape de ce projet nous avons mis au point un modèle de souris présentant une insuffisance rénale chronique avec CV associées. Pour mieux comprendre le rôle du phosphate dans les CV, nous voulons déterminer si le phosphate modifie les propriétés des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) ou s’il permet la formation de cristaux directement dans le tissu. Nous étudierons l’impact fonctionnel de deux protéines connues pour jouer un rôle dans le transport et la détection du phosphate ainsi que dans la calcification.

Bénéfices attendus

Ce projet est indispensable pour comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires d’action du phosphate dans les calcifications vasculaires dans l’insuffisance rénale chronique. Les calcifications vasculaires sont un facteur de mortalité, il est donc nécessaire de comprendre ces mécanismes, qui pourront potentiellement servir de cibles thérapeutiques à l’issu de ce projet

Procédures

Deux chirurgies (durée : 25-30 min) à une semaine d'intervalle sont nécessaires pour induire l'IRC chez la souris. Deux prélèvements de 2-3 gouttes de sang, avant la chirurgie 1 (2-3 gouttes de sang à partir de la veine de la joue) et en fin de procédure expérimentale (prélèvement terminal sans réveil), seront réalisés.

Impact sur les animaux

Le microprélèvement sanguin réalisé une seule fois génère un stress et une douleur de classe légère. L’insuffisance rénale chronique induite par chirurgie est bien tolérée chez la souris. Les nuisances liées à cette chirurgie sont de classe modérée (les principales manifestations cliniques de l’insuffisance rénale chronique sont une hypertension artérielle qui survient chez 75 -80% des animaux néphrectomisés et une protéinurie).

Devenir

mise à mort pour prélèvements terminaux d'organes afin d'évaluer le degré d'IRC, l'apparition de calcifications vasculaires dans différents organes, réaliser des dosages hormonaux en lien avec l'homéostasie du phosphate.

Remplacement

S’agissant d’une maladie systémique (insuffisance rénale chronique), l’expérimentation sur animal entier est indispensable pour évaluer le rôle des différents organes impliqués dans cette pathologie

Réduction

Le nombre d’animaux nécessaire à cette étude (60 souris) a été calculé au plus juste et en prenant en compte les 15% de mortalité au moment de la chirurgie afin d’offrir la puissance statistique maximum.

Raffinement

Le protocole chirurgical sera réalisé sous anesthésie gazeuse à l’isoflurane offrant à la fois une bonne sécurité et un bon confort anesthésique. Un protocole d’analgésie et un système de surveillance des points limites adaptés permettra, de prévenir et de contrôler efficacement les douleurs post-opératoires. Si les points limites sont atteints, les animaux concernés seront mis à mort. Les conditions d'hébergement sont adaptées aux besoins des souris (hébergement par groupe de 5 souris maximum, température, enrichissement du milieu de vie avec du frisottis permettant aux souris de se fabriquer un nid)

Choix des espèces

Nous nous intéressons au rôle de deux protéines dans l’apparition des CV dans un contexte d’insuffisance rénale chronique. L’utilisation de souris génétiquement modifiées pour l'une de ces deux protéines permettra d'apporter des réponses importantes sur les mécanismes cellulaires et moléculaires mis en jeu dans les CV au cours de l'IRC. Parallèlement à ces travaux, des études réalisées en culture de cellules permettront également de préciser ces mécanismes à l'échelle cellulaire. Nous utiliserons des souris adultes âgées de 18-20 semaines pour rester proche de la pathologie humaine.

1 010 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent un régime gras pendant quinze semaines, des injections quotidiennes, des tests métaboliques dont un test à l'insuline pouvant provoquer une hypoglycémie sévère, et des séances de nage forcée deux fois par jour, avant mise à mort pour prélèvement d'organes. Le porteur étudie le remodelage cardiaque lié à l'obésité et au vieillissement et attend une amélioration des fonctions cardiaques par un composé testé. Il présente l'analyse de la fonction cardiaque, décrite comme celle d'un "organe entier", comme impossible à reproduire in vitro.

Objectifs

Dans un premier temps, il s’agit d’effectuer une analyse in vivo et histologique de modèles murins pour les tissus d’intérêt comme le cœur, le rein, le foie et le tissu adipeux dont le but est de : 1) comparer la reproductibilité des données en utilisant un protocole unique et standardisé sur les modéles murins de diabète de type 2 induit par un régime riche en graisses, 2) mettre en place une bio-banque d’échantillons de sang et de tissus pour réaliser des analyses multi-translationnelles, 3) étudier le rôle des macrophages résidents du coeur dans un contexte d’obésité. Le deuxième objectif du projet est de définir des nouvelles stratégies thérapeutiques prévenant le développement de cardiomyopathie dont la formation est liée aux altérations induites par des troubles métaboliques (l’obésité et le diabète) et le vieillissement accéléré du cœur dans ce contexte d’obésité (inflammation, dommages faits à l’ADN, dysfonction mitochondriale). Etape 1) Evaluer l’effet de molécules à fin thérapeutique modulant spécifiquement l’action de molécules impliquées dans le métabolisme sur la fonction cardiaque. Etape 2) Valider et optimiser la molécule cible sur les troubles métabolliques. Etape 3) Définir les mécanismes d’action spécifiques de la molécule thérapeutique sur l’amélioration de la fonction cardiaque et sur la résolution de l’inflammation.

Bénéfices attendus

Ce projet vise à tester la reproductibilité des données en comparant dans différents laboratoires en Europe l’impact d’un régime riche en graisses chez des souris mâles et femelles de type C57BL/6 sur la structure et la fonction cardiaque ainsi que l’évaluation métabolique et l’impact sur d’autres organes comme le foie, le rein ou le tissu adipeux. L’identification du rôle des macrophages dans le vieillissement cardiaque permettra d’identifier de nouvelles voies pathophysiologiques et donc d’envisager de nouvelles thérapies. Enfin, nous attendons une action géroprotrectrice et plus généralement une protection renforcée des tissus avec une haute tolérance du produit chez les animaux traités. De plus, de façon plus spécifique, nous attendons une amélioration des fonctions cardiaques avec une action anti-fibrotique ainsi qu’une amélioration des dommages faits à l’ADN. Ces données pourraient permettre de repositionner certaines molécules dans le traitement des cardiomyopathies métaboliques, pourvoyeuses d’insuffisance cardiaque en pathologie humaine.

Procédures

Echocardiographie : Geste non-invasif permettant d’évaluer les fonctions cardiaques, réalisé sur animaux vigiles préalablement épilés, sur tous les animaux. Il s’agit de maintenir les animaux sur le dos pour une durée de 3-4 minutes, le temps d’appliquer la sonde d’échographie et de procéder à l’enregistrement de l’échocardiogramme. Grip test : Test de préhension soutenue non-invasif qui permet d’évaluer la force musculaire. Il sera réalisé sur animaux vigiles pour l’ensemble des animaux. Il s’agit de laisser les animaux s’agrippés par leurs pattes avant en utilisant les barres reliées à un capteur permettant d’enregistrer le temps de résistance musculaire à une force et de quantifier la force maximale du rongeur (en secondes). Glycémie : Mesure du taux de glucose sanguin de tous les animaux. Sur animaux vigiles, on prélève une goûte de sang à la queue que l’on récupère afin de procéder à la lecture de la glycémie. Injections : Sur animaux vigiles, on effectue en quelques secondes une injection quotidienne en i.p. ou en sous-cutané (selon l’efficacité de distribution du produit) en utilisant des aiguilles fines afin de limiter la souffrance chez l’animal. Exercice physique : Séances biquotidiennes de natation en cuve d’eau chauffée à 33°C ± 2°C espacées de 6h et augmentant progressivement de 5 à 40 min pendant une période de 6 semaines. Après la natation, les animaux sont essuyés et laisser sous lampe chauffante le temps du séchage. Régime riche en graisse : Alimentation des souris avec un régime enrichie en graisse apportant 60% de l’apport énergétique sous forme de lipides pendant 15 semaines. Insuline-tolérance test (ITT) et glucose-tolérance test (GTT) : Tests métabolliques permettant d’évaluer la résistance à l’insuline et la tolérance au glucose. Sur animaux vigiles mient à jeun pendant 6h, injection en i.p. (vol max 200µl, calculé en fonction du poids de l’animal) soit d’insuline (ITT), soit de glucose (GTT) et de suivre la glycémie à T=0, T=15min, 30 min, 60 min, 90 min et 120 min. La moitié des animaux seront soumis à un test GTT et l’autre moitié au test ITT en début et fin de régime. Gavage : Technique non utilisée sur les animaux âgés (8 et 24 mois) et uniquement dans le contexte d’un produit ne pouvant être administré en eau de boisson. Sur animaux vigiles, on effectue un gavage quotidien ( maximum 30 sec) pendant 30 jours à l’aide d’une seringue de 1 mL et d’une sonde de gavage adaptée sans induire de souffrance ou détresse chez les souris.

Impact sur les animaux

Aucun effet indésirable n’est attendu lors de la réalisation de l’échocardiographie ou du test de tolérance au glucose. Lors de la réalisation du test métabolique de tolérance à l’insuline, l’injection d’insuline peut entraîner une hypoglycémie sévère qui pourra être détectée par mesure de la glycémie à l’aide d’un glucomètre et qui sera immédiatement prise en charge par l’administration d’une dose de glucose. L’animal sera alors sous haute surveillance jusuqu’au rétablissement d’une glycémie normale, c’est-à-dire à partir de 80 mg/dL. La pratique de l’exercice physique peut entraîner une perte de poids et une fatigue chez l’animal qui est directement lié à la pratique régulière d’une activité physique. À la suite de ces observations, les temps de pratique de l’exercice physique seront ré-évalués chez les animaux concernés. Le régime enrichi en graisse entraîne une prise de poids et peut conduire à des troubles métabloliques. La surveillance hebdomadaire de la prise de poids puis un contrôle de la glycosurie en cas de prise de poids trop importante assurera le suivi nécessaire à cet effet. Les injections quotidiennes peuvent entraîner l’apparition d’un hématome. Pour éviter cela, les injections seront pratiquées en changeant de côté régulièrement pour laisser du temps à la résorption d’un éventuel hématome. L’administration orale du produit se fera autant que possible dans l’eau de boisson. Nous limiterons l’utilisation de la méthode de gavage pouvant entraîner un stress chez les animaux, surtout âgés et afin de limiter les désagréments chez l’animal et le dépôt de la substance dans le poumon ou la rupture de l'estomac ou de l'œsophage.

Devenir

A la fin de chaque procédure, les animaux seront anesthésiés pour prélèvement d’organes.

Remplacement

Le développement d’une cardiomyopathie métabolique liée à l’obésité induite par un régime riche en graisses est un modèle pathologique expérimental bien établi et reproductible chez les souris. Par ailleurs, l’évaluation de l’action combinée de l’obésité et de l’âge sur les mécanismes conduisant au développement d’événements cardiovasculaires nécessite l’analyse de la fonction cardiaque (organe entier) dont la complexité est impossible à reproduire in vitro. Pour cela, nous utilisons le modèle expérimental de la souris. Nous remplaçons les cellules primaires par des lignées cellulaires dans nos tests "in vitro" : soit en utilisant les lignées cellulaires H9C2 de cardiomyocytes, les lignées 3T3L1 d'adipocytes pour les co-cultures, soit des lignées cellulaires de macrophages murins (raw264) comme cible de l’action sénolytique des molécules thérapeutiques.

Réduction

Le nombre d’animaux nécessaires à notre étude a été calculé pour nous assurer de l’obtention de résultats concluants afin de répondre aux questions posées en tenant compte des expériences antérieures du laboratoire sur le stress métabolique induit par le régime riche en graisse ayant été étudié préalablement sur ce fond génétique: il faut entre 10 à 15 animaux par lot pour obtenir une réponse statistique fiable des expériences puisque nous n'obtenons pas de réponse équivalente chez tous les animaux en expérimentation. De même, le nombre de souris a été optimisé pour chacune de nos procédures expérimentales tout en assurant une reproductibilité et une robustesse dans nos expérimentations, mettant à profit nos connaissances sur les tranches d’âge auxquelles nous devons réaliser nos expérimentations afin d’être le plus pertinent possible dans l’établissement de nos procédures. Enfin, afin d’utiliser au mieux les animaux, nous regarderons simultanément différents tissus d’intérêt dans un même animal (réduction importante du nombre d’animaux prévus)..

Raffinement

Des points limites ont été définis pour chacune des procédures. Tout signe témoignant d’une mauvaise tolérance au régime riche en graisse (par exemple perte de poids non désirée, souffrance, apathie, déshydratation des animaux) conduira à l’interruption de la procédure. Les animaux sont maintenus en groupes sociaux leur permettant d’exprimer leurs besoins avec leurs congénères et les cages sont enrichies avec une maison en carton et du papier kraft pour leur permettre de nicher. Un examen clinique des animaux sera effectué quotidiennement ou toutes les semaines selon le plan des procédures. De plus, les procédures que nous utilisons ont été optimisées et standardisées, ce qui permet de limiter la répétition des procédures.

Choix des espèces

La cardiomyopathie est bien caractérisée chez les mammifères avec des méthodes d’analyse facilement accessibles et reproductibles. Le développement d’une cardiomyopathie métabolique liée à l’obésité induite par un régime riche en graisses est un modèle pathologique expérimental bien établi et reproductible chez les souris. Par ailleurs, l’évaluation de l’action combinée de l’obésité et de l’âge sur les mécanismes conduisant au développement d’événements cardiovasculaires nécessite l’analyse de la fonction cardiaque (organe entier) dont la complexité est impossible à reproduire in vitro. Le modèle expérimental choisi est donc la souris. Ce modèle murin présente l’avantage de développer un vieillissement relativement rapide et d’offrir des conditions très reproductibles de développement d’une cardiomyopathie métabolique. Enfin, la souris est un modèle classiquement utilisé dans les études concernant les désordres métaboliques causés par l’alimentation en raison des similitudes avec l’homme sur les paramètres liés au métabolisme du glucose et la surcharge pondérale. L’étude se fera sur des souris à un stade de jeune adulte (5 mois) et à deux stades âgés (12, 18 mois) et à un stade très âgé (24 mois). Pour l’étude portant sur le vieillissement cardiaque, nous utiliserons des animaux mâles âgés de 12, 18 et 24 mois. Pour l’étude de l’obésité conjugué au viellissement, nous utiliserons des souris jeunes adultes de 5 mois dont le fonctionnement du système cardiovasculaire commence à subir les effets du vieillissement et de 12 mois d’âge dont leur système cardiovasculaire est altéré spontanément par le vieillissement.

1 010 souris vont être utilisées, la plupart tuées à l'issue et deux cents réutilisées dans d'autres protocoles, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Certaines subissent un stress néonatal ou un régime obésogène, puis une chirurgie stéréotaxique injectant un virus dans le cerveau, des prises de sang à la queue et des tests comportementaux avec privation alimentaire. Le porteur attend un comportement anxieux ou dépressif chez les souris stressées ou rendues obèses, objet même de l'étude sur la dépression humaine. Il affirme que l'étude des facteurs environnementaux et du comportement ne peut se faire que sur animal vivant et rattache les retombées aux troubles de l'humeur.

Objectifs

La dépression représente un problème de santé publique majeur. Parmi les facteurs impliqués dans la vulnérabilité à la dépression, l’adversité dans l’enfance et l’obésité associée au mode de vie sédentaire et aux habitudes alimentaires occidentales sont des facteurs de risques importants. Cependant, les mécanismes impliqués dans la physiopathologie de la dépression restent mal connus. Des travaux récents suggèrent que des processus inflammatoires et des dysfonctions du système dopaminergique mesocorticolimbique contribuent à la physiopathologie de certains symptômes dépressifs. L’objectif de ce projet est d’examiner les effets du stress précoce et de l’inflammation liée à l’obésité dans l’apparition désordres émotionnels à l’âge adulte et de mieux comprendre les mécanismes neurobiologiques sous-jacents. Pour cela nous utiliserons des méthodes de transfert de gènes viraux chez des souris ayant subies un stress néonatal ou rendues obèses à l’âge adulte pour moduler la transmission dopaminergique. Un total de 1010 animaux est envisagé pour ce projet. L’étude de l’impact des facteurs environnementaux et du comportement ne peut être réalisée que sur animaux vivants, rendant impossible le remplacement de ceux-ci par des modèles in vitro. Toutes les précautions possibles seront prises afin de raffiner nos procédures et réduire au mieux l’inconfort des animaux.

Bénéfices attendus

Ce travail apportera des données scientifiques utiles pour une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la perte de motivation associée au stress précoce et à l’obésité, et plus précisément le rôle de la voie GTP-CH1. Puisque ce projet s’inscrit dans le cadre de recherches translationnelles (c’est-à-dire permettant d’aborder une même question par des approches précliniques et cliniques), il permettra à plus long terme de développer de nouvelles stratégies nutritionnelles et/ou pharmacologiques pour améliorer la réponse thérapeutique et la prise en charge des individus atteints de troubles de l’humeur, en particulier lorsque ces derniers sont associés à un contexte d’obésité.

Procédures

- Des prises de sang seront réalisées à la veine de la queue (7 prélèvements sur 2 heures représentant moins de 100uL de sang) sur une partie des animaux vigiles pour mesurer différents paramètres métaboliques. - Des injections intrapéritonéales seront réalisées pour évaluer la sensibilité des animaux à l'insuline. - L’ensemble des souris sera soumis à une chirurgie stéréotaxique afin d'injecter un virus recombinant dans une région spécifique du cerveau. Cette procédure sera réalisée une seule fois sur chaque animal. - Une partie des animaux sera soumise à des procédures comportementales de façon journalière (5 jours sur 7) durant 3 à 4 semaines, nécessitant une légère déprivation alimentaire.

Impact sur les animaux

- Un comportement anxieux et/ou de type dépressif est attendu chez les souris soumises au stress précoce et au régime hyperlipidique et fait l'objet de cette étude. - L’exposition chronique au régime hyperlipidique entraine une prise de poids et des désordres métaboliques pour les souris. - La chirurgie peut être cause de douleur chez l’animal. Le stress thermique induit par l’anesthésie est contrôlé par l’installation des souris sur un tapis chauffant assurant un maintien de la température à 37°C. Le dessèchement oculaire potentiel est prévenu par l’application d’un gel ophtalmique. - Les injections et prises de sang peuvent être cause de douleur pour l’animal. - Les procédures de conditionnement opérant nécessitent une déprivation alimentaire légère et un isolement en cage individuelle le temps de la procédure.

Devenir

Les mères, mâles reproducteurs et mâles C57Bl/6 utilisés pour le screening (200 animaux) seront préférentiellement réemployés dans d’autres protocoles. Le reste des animaux sera euthanasié à l’issue des procédures.

Remplacement

L’objectif du projet est de mieux comprendre chez l'animal les mécanismes mis en jeu dans le développement des troubles de l'humeur induits par un stress précoce ou une exposition chronique à un régime obésogène. L’emploi de modèles animaux est donc nécessaire pour répondre à la question posée. L’utilisation du modèle murin se justifie par l’emploi de modèles génétiquement modifiés pour comprendre les bases moléculaires de ces comportements. La recherche d'alternatives dans des bases de données démontre que les solutions de rechange ne sont pas à ce jour disponibles ou applicables.

Réduction

Lorsque cela est possible, les mêmes souris seront soumises à plusieurs tests lors de l'évaluation comportementale. De même, un maximum de mesures biologiques (périphériques et cérébrales) sera réalisé sur chaque animal dans la limite de compatibilité entre les différentes techniques. Ceci permettre de réduire au maximum le nombre de souris nécessaire à l'étude. Aucun dupliqua du travail proposé n'est aujourd'hui identifié. Le nombre total d’animaux est susceptible d’être revu à la baisse en fonction du succès des reproductions.

Raffinement

- Les animaux seront hébergés en cages collectives (sauf exceptions précisées par la suite) et environnement enrichi (igloo, bâtons à ronger et lanières de papier). - Du fait de la restriction alimentaire durant certaines expériences, les animaux seront observés et pesés quotidiennement. - Concernant la chirurgie stéréotaxique, des analgésiques et anesthésiques seront administrés. Les animaux seront observés jusqu'au réveil puis 2 fois par jour pendant 3 jours. Les points limites seront évalués à l'aide d'une grille de score. Si des blessures apparaissent, elles seront immédiatement soignées et les animaux seront surveillés 2 fois par jour. Si un animal présente un comportement anormal traduisant un état de mal-être il sera immédiatement isolé et surveillé. Si l'animal ne montre pas d'amélioration significative il sera sacrifié dans les 48h. - Pour limiter le stress lié au tests comportementaux les souris seront manipulées régulièrement en amont afin de limiter le stress induit par l’expérimentateur.

Choix des espèces

L’espèce animale utilisée ici est la souris, dont la petite taille et la facilité de manipulation permettent un hébergement facile au sein de l’animalerie du laboratoire, dans le respect des règles d’éthique. Les manipulations nutritionnelles sont également faciles à conduire chez la souris et les expériences de comportement sont faciles à mettre en œuvre et très bien maitrisées au laboratoire qui possède tout l’équipement dédié. De plus, ce projet nécessite l'utilisation de modèles transgéniques disponibles uniquement dans des modèles souris. - La procédure de stress précoce sera réalisée sur des femelles lactantes. - Concernant la cohorte impliquant la mise en place d’un phénotype obèse, les souris seront mises sous régime obésogène ou contrôle à partir du sevrage, pour une durée de 15 semaines. Ce choix repose sur les données de la littérature, notamment issues de notre laboratoire, montrant qu’un début d’exposition au régime obésogène au stade de l’adolescence induit des perturbations métaboliques mais aussi de la sphère émotionnelle, majorées, comparativement à une exposition plus tardive (stade adulte). - La suite des expériences (études comportementales, évaluation de la transmission dopaminergique) sera réalisée à l’âge adulte, 15 semaines après le sevrage.

72 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Rendues obèses et diabétiques par un régime gras et sucré sur vingt-quatre semaines, elles subissent des tests de tolérance au glucose après jeûne, un test d'endurance sur tapis, des échographies sous anesthésie et l'introduction d'une sonde dans la carotide avant d'être tuées pour analyse des organes. Le porteur affirme que l'obésité et la dysfonction cardiaque n'entraînent pas de surmortalité sur la période. Il indique étudier le mécanisme d'action des gliflozines, un traitement déjà utilisé chez les patients, pour l'optimiser à terme.

Objectifs

Le diabète entraine très souvent des complications cardiaques avec notamment l’apparition d’un mauvais fonctionnement du cœur, appelé cardiopathie diabétique, et pouvant mener à l’insuffisance cardiaque. Or, le diabète est en pleine expansion dans notre société, ce qui confirme la nécessité de constantes recherches pour mieux cibler les solutions thérapeutiques. Récemment, les gliflozines, i.e. des inhibiteurs des co-transporteurs sodium-glucose (SGLT2), ont démontré un effet bénéfique sur la diminution de la survenue d’évènements cliniques majeurs chez les patients insuffisants cardiaques. Les résultats prometteurs d’un nouveau traitement de l’insuffisance cardiaque par les gliflozines ouvrent une nouvelle voie thérapeutique pour les patients. Néanmoins, pour optimiser les molécules actuelles, nous devons d‘abord identifier leurs mécanismes d’action. En effet, en plus de leur action au niveau des reins, les gliflozines semblent avoir un effet cardiaque direct, notamment sur le métabolisme. Ainsi, notre projet a pour objectif de comprendre comment la gliflozine agit sur la cellule cardiaque, notamment sur la communication du signal calcium entre le réticulum, réservoir de calcium, et la mitochondrie, source d’énergie au sein de la cellule cardiaque dans un modèle chez la souris de cardiomyopathie diabétique. Ces informations permettront de préciser le mécanisme d’action de cette molécule en vue de l’optimiser.

Bénéfices attendus

Notre étude permettra de préciser le mécanisme d’action des gliflozines au niveau cardiaque, mais aussi dans les autres organes, afin d’envisager à terme le développement de nouvelles molécules plus spécifiques et avec une meilleure efficacité pour un plus grand nombre de patients insuffisants cardiaques.

Procédures

Le protocole dure au total 24 semaines. La moitié des souris seront mises sous régime standard pendant 24 semaines et l’autre moitié sera mise sous régime enrichie en lipides et en sucrose. Au bout de 16 semaines, la moitié de chaque groupe aura une supplémentation dans leur nourriture avec la gliflozine, pour mimer le traitement chez les patients. Le développement du diabète chez les souris sera mesuré par un test à 15 et 22 semaines. Pour cela, les souris seront mises à jeun pendant 6 heures, puis une injection de glucose ou d'insuline, selon le test, sera réalisée et la glycémie sera mesurée toutes les 15 minutes pendant 1 heure. Un test d’endurance sera également effectué à 23 semaines sur tapis de course (durée du test : 20min). Les souris auront été au préalable habituées au tapis de course, 1 fois par jour pendant 3 jours (2mn par session). Une échographie sera effectuée à 16 et 23 semaines sous anesthésie gazeuse (durée anesthésie générale :30min) pour étudier la fonction contractile du cœur. Pour étudier la communication du calcium, la moitié des souris de chaque groupe recevra une injection pour exprimer un senseur du calcium (durée anesthésie générale :11min ; durée injection : 30s). Pour mesurer la pression artérielle, la moitié des souris de chaque groupe seront anesthésiées sous analgésie pour introduire une sonde de mesure dans la carotide (durée anesthésie générale :30min) et seront ensuite mises à mort pour prélèvements des organes à analyser.

Impact sur les animaux

Nous nous attendons durant ce régime riche en sucre et en gras à une prise de poids corporelle importante et rapide, ainsi qu’à un dysfonctionnement cardiaque caractérisé par un cœur plus gros et un remplissage du cœur par le sang diminué, raison de l’étude. Toutefois, l’obésité et la dysfonction cardiaque/métabolique n’entrainent pas de surmortalité, ni d’effets indésirables sur les animaux sur la période considérée (24 semaines). Aucun effet indésirable n’est attendu en réponse aux examens échographiques (non invasifs) réalisés sous anesthésie générale, ni à l’injection réalisée sous analgésie et anesthésie.

Devenir

Les animaux sont mis à mort en fin d’expérimentation pour permettre l’analyse (moléculaire et cellulaire) des différents organes.

Remplacement

Notre projet ayant pour but d’étudier la cardiopathie diabétique impliquant un mauvais fonctionnement contractile du cœur suite à un dérèglement d’origine métabolique et multi-organe, le recours à l’expérimentation animale est nécessaire. Cependant, l’isolation de cellules contractiles du cœur des souris de cette étude permettra de réaliser de nombreuses analyses en limitant le nombre d’animaux.

Réduction

Le nombre d’animaux par procédure a été calculé à l’aide d’un logiciel de statistiques afin de déterminer le plus précisément possible le nombre minimal d'animaux permettant d'obtenir des résultats statistiquement exploitables, soit au maximum 72 animaux sur 2 ans. Par ailleurs, les prélèvements des autres organes en parallèle du cœur ont été mutualisés sur chaque procédure afin de limiter le nombre d’animaux utilisés.

Raffinement

Afin de supprimer toute souffrance ou douleur liées aux injections et prélèvements, ceux-ci seront réalisées sous prémédication analgésique et anesthésique local. L’examen échographique sera réalisé sous anesthésie générale. Par ailleurs, des points limites et critères d’arrêt adaptés à chaque procédure ont été définis. Les souris sont soumises à une période d’habituation sur le tapis de course. La mise à jeun courte de 6h avant les tests métaboliques est réalisée au matin, ce qui correspond au début de période diurne pour les animaux (c’est à dire à leur période de plus faible activité et en situation post-prandiale).

Choix des espèces

La physiologie de la souris étant « proche » de celle de l’Homme, pour la problématique étudiée ici, nous avons choisi de réaliser l’ensemble de nos expériences chez cette espèce animale. Les animaux C57BL/6-Ola-Hsd auront 5 semaines lors de la mise en place de la diète pour 6 mois, menant à un âge de 29 semaines à l'issue de la procédure. La mise en place de la diète dès cet âge permet le développement d’une cardiopathie diabétique.

480 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Génétiquement modifiées pour altérer une voie de signalisation lipidique, elles alternent des régimes pauvres puis riches en sel, passent jusqu'à quatorze heures par semaine en cage métabolique et subissent des prélèvements de sang et d'urine ainsi que des mesures de pression, avant d'être mises à mort pour analyse des tissus. Le porteur indique qu'une perte de poids supérieure à 20 % déclenche la mise à mort anticipée par dislocation cervicale. Il affirme que l'étude d'une voie de signalisation dans un contexte d'"échanges cellulaires complexes" ne peut être menée in vitro et renvoie les retombées contre l'hypertension au long terme.

Objectifs

L'hypertension artérielle représente une des causes majeures de mortalité et de morbidité dans le monde ainsi qu’un problème majeur de santé publique. L'identification et la caractérisation physiopathologique qui l’entoure est donc importante afin de développer de nouvelles thérapies contre ces maladies. Des études génétiques et physiologiques effectuées chez l'homme ou le primate, ont démontré qu'une alimentation riche en sel représente le facteur de risque le plus répandu d'hypertension. Les mécanismes responsables de cette sensibilité au sel ne sont cependant toujours pas clairement identifiés. Des études récentes ont montré que la signalisation lipidique contribue à la régulation de la pression artérielle chez les souris nourries avec un régime alimentaire normal. Ce projet vise à déterminer si la signalisation lipidique est également impliquée dans la modulation de la pression artérielle en réponse aux modifications de l'apport alimentaire en sel. Le choix de l'espèce murine nous permet d’avoir conjointement accès à des animaux génétiquement modifiés tout en permettant de moduler les apports en sodium et étudier l'impact sur la pression artérielle. Nous allons générer des souris chez lesquelles la signalisation lipidique a été génétiquement altérée dans différents types de cellules et les nourrir avec des régimes riches ou faibles en sel. Cela nous permettra d'évaluer l’implication de la signalisation lipidique dans la modulation de la pression artérielle par le sel alimentaire. Ce projet nous permettra de faire varier les régimes sodés chez les souris mutantes et leurs témoins respectifs afin d’effectuer des analyses de la tension artérielle, des protéines et des électrolytes sanguins. Il nécessite 480 souris sur 5 ans et a été élaboré afin de respecter les règles éthiques des 3R : Les méthodes alternatives in vitro ne nous permettent pas de tester nos hypothèses et nécessitent l’utilisation d’un modèle animal. Nous utiliserons le nombre minimum d’animaux requis pour obtenir des résultats statistiquement interprétables et atteindre l’objectif scientifique du projet. Afin de prévenir au maximum la souffrance et l’angoisse infligées aux animaux, les procédures se dérouleront avec une surveillance régulière. Enfin, des points limites ont été établis, entraînant la mise à mort anticipée de l’animal si nécessaire. A terme, les résultats de ce projet seront utiles pour le développement de nouvelles stratégies pour le traitement de l'hypertension.

Bénéfices attendus

A cour terme les resultats de cette étude permetrons d’évaluer le rôle de la signalisation lipidique dans la régulation de la pression artérielle chez la souris. A long terme, le nouvel aperçu physiopathologique fourni par les résultats de ce projet sera utile pour le développement de nouvelles stratégies pour le traitement de l'hypertension.

Procédures

Les souris seront soumises à différentes procédures tout au long de ce projet : Tous les animaux seront soumis à des changements de régimes alimentaires (pauvre en sodium pendant 3 semaines puis riche en sodium ou en potassium pendant 3 semaines). Des prélèvements d’urine de manière hebdomadaire sur 7 semaines (recueil en continu en cage métabolique, 14h par semaine). Des prélèvements de sang sous anesthésie gazeuse (3 fois sur 7 semaines, environ 5 minutes par souris). Tous les animaux subiront également des mesures de pression sanguine (3 séries sur 7 semaines, environ 10 minutes par souris).

Impact sur les animaux

Les animaux pourront subir un stress supplémentaire attenant au changement de régime alimentaire (3 semaines par régime), à la mesure de pression sanguine ainsi qu’à la mise en cage métabolique 14 heures par semaine durant les phases de régime pauvre ou riche en sel.

Devenir

Les animaux, après avoir subi le régime riche en sel seront mis à mort afin de permettre l’analyse de tissus prédéterminés pour analyses immuno histo chimiques.

Remplacement

L’utilisation d’animaux est nécessaire pour ce projet car nous évaluons l'impact de la perturbation des voies de signalisation dans des types cellulaires distincts dans un contexte où les autres types cellulaires de l'organisme restent inchangés. Dans ce contexte d’echanges cellulaires complexes, ces études ne peuvent donc pas être réalisées in vitro (mesure de la pression sanguine, modification de régime alimentaires, analyse de sang et d’urine).

Réduction

De nombreux paramètres de natures variées sont à prendre en compte dans cette étude (Pressions sanguines, taux de calcium et de potassium, numération sanguine, dosage de S1P sur plasma, immuno-histochimie) ce qui rend difficiles tout calculs statistiques concernant le nombre minimum d’animaux requis. Pour cela nous nous sommes basés sur les études reportées dans la littérature utilisant les mêmes approches expérimentales afin d’utiliser la même approche statistique. Afin de réduire le nombre total de souris nous soumettrons les groupes à 2 régimes différents avec une phase de récupération d’une semaine entre les 2 plutôt que d’utiliser un groupe pour chaque régime alimentaire.

Raffinement

Afin de prévenir au maximum la souffrance et l’angoisse infligée aux animaux, toutes les étapes de la procédure se dérouleront avec une surveillance quotidienne par le personnel de l’animalerie et tout comportement anormal sera renseigné à la personne en charge du protocole. Deux fois par semaine (avant et après la mise en cage métabolique), l’un des responsables ira observer et peser tous les animaux entrés dans la procédure et remplira la grille de score établie durant toute la durée de l’expérience : Le poid de référence sera celui relevé une semaine avant le passage en régime pauvre en sodium. - Variation du poid corporel : 0= Normal 1= Perte de poid inferieur à 10% 2= Perte de poid entre 10% et 20% 3= Perte de poid supérieur à 20% - Variation de l’aspect général : 0= Normal 1= Mauvais état du pelage 2= Position anormale (dos voûté, couché sur le côté) 3= difficultés respiratoires (sifflements, râle) - Blessures éventuelles : 0= Pas de blessure 1= Réduction de la mobilité, atrophie musculaire 2= Hémorragie, automutilation Tout animal ayant un score égal à 2 subira des soins adaptés (gelée nutritive, surveillance accrue, traitement des plaies). Tout score supérieur ou égal à 3 atteint pour l’un ou l’ensemble des critères ci-dessus par un animal entrainera la mise à mort de manière anticipée par dislocation cervicale par le personnel compétent. Pendant les phases de régimes salés (HSD) les souris seront dans des cages à double litière et double coton afin d’améliorer leur confort. Lors de la perfusion intra cardiaque les animaux seront mis sous anesthésie profonde par injection IP d’un mélange de 180 mg/kg Kétamine et 10 mg/kg Xylasine. Afin de prévenir une douleur éventuelle, ils seront également sous traitement d’analgésique lors de cette procédure (Buprénorphine, injection IP de 0,05 à 0,1 mg/kg).

Choix des espèces

Nous étudions les souris car elles se prêtent particulièrement à des manipulations génétiques. Par exemple : Les souris chimériques que nous avons créées, nous permettent d'aborder spécifiquement le rôle de S1P circulant dans le sang plutôt que S1P dans les tissus rénaux, chez la souris adulte. Par ailleurs, la physiologie de la souris est maintenant bien caractérisée et de nombreux tests ont été développés pour mesurer les paramètres cardio vasculaires, dans les meilleures conditions possibles et en réponse aux exigences de l'expérimentation animale. Nos études portent sur la régulation de la pression artérielle. Elles sont donc menées sur des animaux adultes (souris agées au minimum de 8 semaines).

72 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles subissent une première chirurgie abdominale avec réveil, puis 24 heures plus tard une seconde chirurgie sans réveil pour prélever un caillot et du sang, avec une exposition de six heures à une hypoxie reproduisant les conditions d'un vol long-courrier. Le porteur indique que la chirurgie peut provoquer des douleurs post-opératoires dans les heures suivant le réveil. Il justifie l'animal par l'impossibilité de reproduire in vitro la complexité d'un vaisseau sanguin entier.

Objectifs

Evaluation en préclinique des effets de l’hypoxie sur la thrombose veineuse profonde. L'’intérêt est d'’identifier les acteurs cellulaires et protéiques impliqués dans la formation du thrombus après une exposition à un environnement hypoxique hypobare similaire à un vol d’avion long-courrier (minimum de 4 heures)

Bénéfices attendus

Ce projet d’expérimentation permet de reproduire in vivo la formation d’un thrombus sous l’effet d’une hypoxie hypobare et donc de simuler au mieux les conditions environnementales auxquelles sont exposées les passagers d’un vol long-courrier. Cette approche permettrait d’identifier les acteurs cellulaires par lesquels l'hypoxie joue son rôle pro-thrombotique et donc de révéler à terme de nouvelles cibles thérapeutiques pouvant être spécifiques pour les personnels de bord et les « grands voyageurs ».

Procédures

Les animaux sont dans un premier temps soumis à une chirurgie abdominale avec réveil. 24 heures après ces mêmes animaux sont soumis à une deuxième chirurgie qui cette fois est sans réveil permettant le prélèvement du thrombus et du sang. Les deux chirurgies ainsi que les prélèvements ne sont réalisés qu'une seule fois par animal. Un groupe d’animaux sera également soumis à du gavage sur 3 jours à raison d’une fois par jour.

Impact sur les animaux

Cette procédure est une procédure avec réveil et nécessite une chirurgie abdominale qui peut engendrer des douleurs post-opératoires les heures suivants le réveil des animaux. Les chirurgies ont une durée de 40 minutes et l'exposition à l'hypoxie hypobare ou normoxie normobare dure 6 heures. Le gavage ainsi que le phénotype bloquant l’activation plaquettaire rendent les chirurgies plus longues d’environ 10 minutes car les animaux ont un risque de saignement plus élevé que la normale.

Devenir

Les animaux sont euthanasiés à la fin de la procédure après prélèvement sanguin et prélèvement de caillot sanguin.

Remplacement

A ce jour l’étude in vitro des neutrophiles, des plaquettes et des cellules endothéliales ne permet pas à elle seule de reproduire l’intégralité du vaisseau sanguin. De plus, l'induction de l'hypoxie à l'échelle cellulaire ne reproduit pas la complexité des pathologies thrombotiques veineuses auxquelles sont exposés les passagers d’un avion.

Réduction

Dans le cas où une différence significative est obtenue entre deux groupes expérimentaux avant l’utilisation de la totalité du lot, nous ne réaliserons pas d’expérimentations supplémentaires. L’analyse du thrombus et des composés sanguins sera réalisée dans les mêmes animaux afin de respecter la règle des 3R (Reduction).

Raffinement

Les animaux seront utilisés 7 jours après leur arrivée dans l'animalerie pour leur laisser le temps de s'acclimater. Afin de limiter le stress, les animaux seront transférés 24h avant la chirurgie dans la cage qui les hébergera tout le long de la procédure. Ceci aura pour but de les habituer à leur nouvel habitat et de les acclimater à la prise d'eau gélifiée. Au cours de la chirurgie, les animaux suivants attendront dans une pièce d’hébergement afin de ne pas être perturbé par la chirurgie en cours. Les animaux seront opérés sur un tapis chauffant (37°C) afin de maintenir leur température pendant la chirurgie. Pour améliorer les conditions de réveil, les animaux seront placés sur une bouillotte dans la cage pour les maintenir au chaud. Une surveillance accrue sera réalisée après la chirurgie toute la journée ainsi que pendant l'exposition à l'hypoxie hypobare pour le groupe concerné pour évaluer le bien-être des animaux et détecter rapidement tout signe de souffrance. Une première dose d'anti-douleur sera administrée aux animaux 30 minutes avant la chirurgie et une deuxième dès la fin de la chirurgie. Une troisième dose est injectée à la fin de la journée afin de limiter les douleurs durant la nuit. Le lendemain matin, soit 12 heures après, une dernière injection d'anti-douleur est réalisée avant de placer les souris en normoxie normobare ou en hypoxie hypobare. En cas de signes de souffrances chez un animal une nouvelle injection d'anti-douleurs lui sera administré.

Choix des espèces

Le modèle murin est un excellent modèle de thrombose à la fois artérielle et veineux et reproduit au mieux les mécanismes de thrombose présents chez l'humain. Les animaux seront utilisés entre 5 et 12 semaines afin d’avoir un système immunitaire et vasculaire fonctionnel.