Système nerveux
- Autre recherche fondamentale
- Biologie du développement
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- Multisystémique
- Oncologie
- Organes sensoriels
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- Système endocrinien
- Système gastrointestinal
- Système immunitaire
- Système musculosquelettique
- Système respiratoire
- Système urogénital
Suivi fonctionnel et biologique de souris Apc pré-cachectiques et cachectiques
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
208 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, la moitié dans des procédures menées sous anesthésie sans réveil et l'autre dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Elles portent une mutation qui provoque un cancer de l'intestin et une fonte musculaire, avec sang dans les selles et prolapsus, subissent des tests fonctionnels et des prélèvements de tissus, pour étudier l'activation de l'axe hormonal du stress lors de la cachexie cancéreuse. Le porteur classe le maintien de cette lignée en gravité sévère à cause de la souffrance liée à l'avancée de la maladie et prévoit une mise à mort dès l'apparition de ces signes. Il affirme qu'un système in vitro ne reproduit pas la complexité de ce processus et que seul le modèle murin le permet, les stratégies thérapeutiques restant à proposer.
Objectifs
Le déconditionnement musculaire désigne une perte de masse et de force musculaire qui peut être observé dans différentes situations pathologiques (cancer, myopathie, insuffisances cardiaque, rénale ou respiratoire). Dans le cas du cancer, ce déconditionnement musculaire est extrêmement marqué (on parle de cachexie associée au cancer) et constitue un facteur majeur contribuant à la réduction de l'état de santé et de la qualité de vie des patients. Connaitre les mécanismes responsables du déconditionnement musculaire associé au cancer et développer des stratégies thérapeutiques pour lutter contre ce déconditionnement constituent un des enjeux actuels majeurs de la recherche en cancérologie. Les travaux antérieurs conduits par notre équipe de recherche chez un modèle murin de cancer de l'intestin, ont mis en évidence une activation de l'axe corticotrope (axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien) associée à une augmentation de la concentration en glucocorticoïdes dans le compartiment sanguin, le muscle et le foie, ainsi qu'à la mise en place d'une réponse transcriptionnelle dépendante des glucocorticoïdes dans le muscle et le foie. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet est de déterminer la nature des mécanismes, qui au niveau central, sont à l'origine de l'activation de l'axe corticotrope chez ces souris.
Bénéfices attendus
En déterminant les mécanismes potentiels à l'origine de l'activation de l'axe corticotrope, ce projet permettra de développer notre compréhension des mécanismes mis en jeu lors de la cachexie associée au cancer, et de proposer des stratégies d'intervention visant à limiter l'activation de l'axe corticotrope dans un modèle pré-clinique de cachexie associée au cancer.
Procédures
Les animaux subiront : 2 tests fonctionnels non invasifs et indolores d'environ 5 à 10 min chacun en fonction de la participation volontaire de l'animal, soit un prelèvement sous anesthésie gazeuse d'une durée de 5 min, soit 1 procédure invasive sous anesthésie générale et sans réveil d'une durée de 1h30; enfin les prélèvements tissulaires seront réalisés sous anesthésie chimique sans réveil.
Impact sur les animaux
Concernant les souris contrôles, aucune nuisance n'est attendue à l'exception du prélèvement sanguin sous anesthésie gazeuse. Concernant les souris spécifiques (s'agissant d'un génotype dommageable : suivi et entretien de la lignée), certaines nuisances peuvent apparaitre (sang dans les fèces, prolapsus). Compte tenu des risques de souffrance pouvant apparaitre en lien avec l'avancée de la maladie, le maintien et l'entretien de la lignée implose une classification de gravité sévère. Dans les cas où ces symptômes évocateurs d'une souffrance animale seraient atteints, les animaux seront immédiatement sortis du protocole et une mise à mort éthique sera effectuée sous anesthésie générale.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort afin de procéder aux différentes analyses et prélèvements de tissus.
Remplacement
Le déconditionnement musculaire associé au cancer est un processus catabolique multifactoriel sollicitant de nombreux tissus (muscle, foie, tissu adipeux, tissus endocriniens, système immunitaire, système nerveux central). Un système expérimental in vitro ne permettrait pas de reproduire la complexité de ces régulations. Seul un modèle animal murin permet de reproduire la complexité des mécanismes biologiques mis en oeuvre.
Réduction
Nous avons calculé l'effectif par groupe sur la base du critère d'évaluation principal : surface de section transversale des fibres musculaires qui permet d'apprécier l'ampleur de la perte de masse musculaire Après avoir intégré différents paramètres statistiques, il ressort que 12 animaux/groupe seront nécessaires. Afin d'anticiper le cas rare où une interruption précoce de la procédure serait nécessaire pour certains animaux, nous prévoyons des lots de 14 animaux par groupe. Ces animaux supplémentaires ne seront utilisés qu’en cas de besoin afin d’obtenir au final les 12 animaux par groupe nécessaires à la significativité des résultats. Cette stratégie expérimentale permet le meilleur respect possible de la règle des 3R et nous permettra d’évaluer les différences significatives pour l'analyse des données.
Raffinement
Le bien-être animal est une préoccupation majeure lors de la réalisation de nos expérimentations. Dans ce projet, nous veillerons à ce que l'hébergement des animaux leur permettent d'avoir un enrichissement (paille, bois et coton) suffisant et stimulant pour réaliser leur nid. Les animaux seront hébergés à 3 individus par cage dans un local à température contrôlée avec un cycle lumière/obscurité de 12H00. Les souris auront libres accès à l'eau et à la nourriture. Afin de réduire le stress des animaux, les souris seront habituées aux expérimentateurs qui les manipuleront de façon bi-hebdomadaire (suivi de poids). Nous serons aussi particulièrement vigilants à l'apparition de tout signe évocateur d'une souffrance animale. Une observation quotidienne des animaux sera réalisée afin de déceler l'apparition des signes généraux évocateurs de souffrance. Les animaux seront scorés sur 3 critères : le changement de poids corporel, l'apparence physique, et le comportement.
Choix des espèces
L'essentiel des études expérimentales consacrées à la cachexie associée au cancer a été réalisé en utilisant des modèles souris de cancer. En travaillant sur le modèle souris nous pourront donc comparer nos données à celles de la littérature scientifique. Par ailleurs notre expertise scientifique et technique sur le modèle souris, nous permettra de réaliser ce projet sans étape de mise au point préalable. Afin d'étudier la régulation de l'axe corticotrope lors de la cachexie associée au cancer, les souris seront analysées à un stade pré-cachectique (absence de perte de masse musculaire) à l’âge de 11 semaines et à un stade cachectique (présence d'une perte de masse musculaire) à l'âge de 15 semaines. Nos travaux antérieurs ont permis de valider ces 2 points d'analyse. Des souris de type sauvage issues des mêmes portées que les souris mutées seront utilisées comme animaux contrôles.
Potentiel thérapeutique de l’immunoblocage de l’interaction entre l’activateur tissulaire du plasminogène (tPA) et les récepteurs N-méthyl-D-aspartate (NMDA) lors des traumatismes crâniens
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
80 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. On leur inflige un traumatisme crânien, suivi d'IRM, d'évaluations neurologiques et d'une perfusion intracardiaque létale au trentième jour, pour tester un anticorps censé bloquer une interaction moléculaire aggravant les lésions. Le porteur indique une perte de poids, une hypothermie, des douleurs et des déficits cognitifs, et prévoit une mise à mort si le poids chute de plus de 15 % ou si le score de douleur dépasse un seuil. Il affirme que ces procédures ont un "caractère de stricte nécessité" et ne peuvent pas être remplacées, la stratégie thérapeutique pour les patients restant à proposer.
Objectifs
Dans la pathogenèse des accidents vasculaires cérébraux (AVC) ischémiques, l’activateur tissulaire du plasminogène (tPA) endogène joue un rôle critique aussi bien dans la circulation sanguine que dans le parenchyme cérébral, notamment en interagissant avec les récepteurs du glutamate de type N-méthyl-D-aspartate (NMDA). Dans ce projet, nous allons définir la participation de cette interaction entre le tPA et le récepteur NMDA dans le cadre des traumatismes crâniens (TC), qui restent mal pris en charge sur le plan clinique. Nous testerons aussi le potentiel thérapeutique d’un anticorps que nous avons produit au laboratoire et qui bloque cette interaction. Nous évaluerons à la fois le bénéfice histologique (inflammation, hémorragie, lésion cérébrale) et le bénéfice fonctionnel à long terme (suivi longitudinal).
Bénéfices attendus
D’un point de vue scientifique, cette étude va nous permettre d’acquérir des données fondamentales visant à améliorer les connaissances sur la physiopathologie des traumatismes crâniens, et de proposer une stratégie thérapeutique au bénéfice des patients.
Procédures
Traumatisme crânien (J0) (Durée : 15min ; n=80) + traitements (n=40) + IRM (J3, J15, J30 ; Durée : 60min/Session) + évaluation neurologique (J3, J15, J30 Durée : 30min/Session) + perfusion intracardiaque (J30) (n=80) (total d’environ 5h réparties sur 4 jours, de J0 à J30).
Impact sur les animaux
L’hébergement des animaux s’effectuera au moins 7 jours avant le début des procédures pour minimiser leur stress. Les nuisances et effets indésirables étant susceptibles d’apparaître chez les animaux seraient pour toutes les procédures : une perte de poids, une hypothermie (lors des phases d’anesthésies), des douleurs post-opératoires, du stress (notamment lors des phases de tests comportementaux), des déficits fonctionnels et/ou cognitifs.
Devenir
L'ensemble des animaux utilisés dans ce projet feront l'objet d'une mise à mort à la fin de chaque procédure afin de générer des tissus permettant des observations histologiques ou par quantification protéiques.
Remplacement
Les procédures expérimentales pour réaliser ce projet ont un caractère de stricte nécessité et ne peuvent pas être remplacées par d'autres méthodes expérimentales n'impliquant pas l'utilisation d'animaux vivants et susceptibles d'apporter le même niveau d'information. En effet, des approches in silico ou in vitro ne permettent pas d’obtenir le même niveau de sensibilité et ne permettent pas de reproduire la complexité d’un modèle in vivo. Nous avons sélectionné le modèle présentant le meilleur compromis entre pertinence scientifique et sensibilité de l’espèce. Avant de procéder à une telle étude, nous nous sommes assurés d’utiliser le nombre minimal d’animaux adéquat pour atteindre le résultat souhaité afin de souscrire au principe de réduction. Les conditions d'élevage, d'hébergement, de soin et les méthodes utilisées sont les plus appropriées pour respecter le bien-être de l’animal. Le projet est justifié d’un point de vue scientifique car il permettra des recherches fondamentales, translationnelles et/ou appliquées pour le diagnostic et le traitement des TC chez l’homme.
Réduction
Notre projet ne nous permet pas d’utiliser d'autres moyens que l’expérimentation animale. Avant de procéder à une telle étude, nous nous sommes assurés d’utiliser le nombre minimal d’animaux adéquat pour atteindre le résultat souhaité afin de souscrire au principe de réduction. Ainsi, les procédures expérimentales décrites dans ce projet ont un caractère de stricte nécessité et ne peuvent pas être remplacées par d’autres méthodes expérimentales n’impliquant pas l’utilisation d’animaux vivants et susceptibles d’apporter le même niveau d’information disponible. Dans ce projet, le nombre minimum d’animaux pour chaque procédure a été défini à partir de nos expériences précédentes, données disponibles dans nos publications et des données disponibles dans la littérature. En fonction de l'expérimentateur (habileté, expérience, prédisposition pour ce type de gestes), le nombre d'animaux pourra être revu à la baisse en fonction de son aisance. L’ensemble des échantillons collectés permettra un partage de tissus, une réutilisation et donc une réduction du nombre d'animaux nécessaires.
Raffinement
Les principes éthiques et les standards de raffinement seront utilisés pendant tout le projet. Le bien-être des animaux sera contrôlé 7j/7 par du personnel qualifié. Cette surveillance quotidienne permettra de détecter tout signe clinique de souffrance et d’agir rapidement pour mettre fin à une éventuelle détresse. L’ensemble des connaissances et des acquis dont nous disposons au laboratoire pour les techniques utilisées dans ce projet montre que les animaux se déplacent et s'alimentent normalement, prennent bien soin de leur pelage, n’émettent aucun son audible à l'oreille humaine et ne présentent aucun « sickness behavior syndrom ». Une fois entrés en protocole, les animaux seront pesés tous les jours pour surveiller leur poids et mis à mort si une perte de poids de plus de 15% est observée et/ou si leur score sur l’échelle de la douleur (Mouse Grimace Scale) est supérieur à 7 pendant les 48h critiques au modèle. Tout le matériel et les consommables utilisés seront neufs (comme les seringues et aiguilles) ou soigneusement nettoyés et désinfectés (pour le matériel réutilisable comme les pinces métalliques). Durant la mise en place des modèles, les souris seront sous anesthésie générale et sous analgésie. Les animaux recevront également une anesthésie locale. Les yeux seront couverts afin de ne pas éblouir les animaux avec la lampe de la loupe binoculaire et prévenir la déshydratation. Après chirurgie, les souris seront placées dans des enceintes post opératoires chauffées avant d’être remises dans leurs cages propres et disposeront de croquettes humides dans une coupelle sur le sol de leur cage ou bien encore de la nourriture gélifiée pour faciliter la prise de nourriture et l'hydratation pendant la période post-opératoire. Des gommettes de couleurs seront collées sur les étiquettes des cages afin d’assurer une surveillance adaptée (ex : rouge après une procédure chirurgicale pour une surveillance plus importante).
Choix des espèces
La souris (Mus musculus) est l’espèce animale la plus étudiée dans la recherche sur les TC et les techniques employées sont bien maitrisées. L’anatomie du système nerveux murin et la physiologie de la souris sont également bien connues et sont proches de celles de l’Homme, ce qui fait des modèles utilisés dans ce projet des approches expérimentales fiables. L’ensemble des connaissances et des acquis dont nous disposons au laboratoire et dans la littérature rend cette espèce particulièrement intéressante pour cette étude. Qui plus est, il n’existe pas de modèle fiable utilisant des vertébrés moins sensibles ou des invertébrés, compte tenu de leur anatomie et de leur physiologie très différentes de l’Homme Concernant l’ensemble des procédures, seuls des animaux adultes âgés de 8 semaines seront nécessaires, afin d’être comparable aux données présentes dans la littérature sur ce modèle.
Optimisation du schéma d’administration de molécules permettant de rentrer dans le cerveau chez le babouin
- Recherche appliquée
- Toxicologie (hors obligations réglementaires)
- Recherche fondamentale
- Autre recherche fondamentale
- Oncologie
- Système nerveux
3 babouins juvéniles vont être utilisés, maintenus en vie et destinés à d'autres projets, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Chaque animal peut être anesthésié jusqu'à dix fois pour recevoir des injections intraveineuses de fragments d'anticorps et subir seize prélèvements sanguins de 8 mL, avec deux périodes d'isolement d'une semaine, afin de mesurer la disponibilité de vecteurs censés faire passer des médicaments dans le cerveau. Le porteur indique un stress de capture, des suites d'anesthésie comme des vomissements et un réveil long, et des hématomes liés aux prélèvements répétés. Il affirme qu'il est "nécessaire" de passer par le primate non-humain avant l'humain, cette étude préparant une future étude d'efficacité dont les retombées contre les maladies neurodégénératives restent lointaines.
Objectifs
Les maladies neurodégénératives cérébrales (Alzheimer, Parkinson, Sclérose latérale amyotrophique, etc…) sont des troubles neurologiques majeurs pour lesquels aucun traitement efficace n’existe et la plupart des traitements pour ces pathologies ne ciblent pas les mécanismes à l’origine de leur développement. Le cerveau est protégé des pathogènes qui pourraient circuler dans le sang par ce qu’on appelle la barrière hémato-encéphalique (BHE). La BHE est imperméable au passage de la plupart des agents thérapeutiques développés par l’industrie pharmaceutique. Nous développons des Vecteurs (V : petits fragments d’anticorps) qui vont se fixer sur des récepteurs présents à l’intérieur des vaisseaux sanguins du cerveau et qui, comme pour les nutriments, vont les faire passer au travers de la membrane des capillaires cérébraux. En couplant nos vecteurs à des molécules thérapeutiques nous sommes capables de délivrer dans le cerveau des médicaments qui autrement ne pourraient pas y aller. Au cours de différentes études réalisées chez la souris, nous avons démontré l’efficacité de nos vecteurs dans ce domaine. L'objectif de la présente étude est de quantifier la disponibilité de deux de nos vecteurs (étude pharmacocinétique simple) une fois injectés dans le sang chez 3 babouins et ceci de façon préalable à une future étude d’efficacité où nous couplerons à nos vecteurs à un agent thérapeutique (étape nécessaire pour valider l’aspect translationnel vers l’Homme en fin d’étude préclinique). En effet les résultats de cette étude nous permettront de définir les modalités optimales du schéma d'administration pour l'étude d'efficacité (la dose, une injection ou plusieurs, en bolus ou en infusion).
Bénéfices attendus
Les enjeux de la réussite d'un tel projet sont assez conséquents. En effet si nos vecteurs sont en capacité d'emmener dans le cerveau des médicaments qui ne pouvaient l'atteindre jusqu'à présent le potentiel est énorme pour le traitement de très nombreuses pathologies neurodégénératives (Alzheimer, Parkinson, Sclérose latérale amyotrophique, etc…). A court terme nous comptons grâce à cette étude en planifier une autre qui aura pour but d'emmener dans le cerveau des médicaments qui auront pour but d’empêcher certaines cellules à fabriquer des facteurs responsables de maladies. Ainsi les limites des applications et des cibles de ces médicaments vont bien au-delà des médicaments classiques car ils vont faire synthétiser ou inhiber la synthèse par ces cellules des facteurs absents ou responsables de l'apparition des pathologies. Les bénéfices à long terme de ce projet sont donc de combattre plus efficacement les maladies neurodégénératives cérébrales. A court terme les résultats de cette étude nous permettront d’établir le schéma d’administration de nos composés pour la future étude d’efficacité où sera couplé ce type de molécule thérapeutique.
Procédures
Au cours de la 1e anesthésie, les 3 babouins recevront une injection intraveineuse (
Impact sur les animaux
Stress lors des captures. Anesthésies et conséquences (détresse respiratoire, réveil long, vomissement, dysorexie). Isolement d'une semaine en groupe. Prélèvements sanguins répétés (hématomes). Douleur au site d'injection intramusculaire.
Devenir
A l’issue de chaque procédure, les sujets seront maintenus en vie car les prélèvements et injections ne sont ni invasifs ni douloureux, ils seront donc replacés dans leurs groupes sociaux respectifs. Ils pourront potentiellement être réutilisés dans d'autres projets en prenant en compte l'effet cumulatif.
Remplacement
Toutes études de mesures physiologiques en temps réel, de ciblage thérapeutique, impliquent tôt ou tard l’utilisation d’animaux. Il n'existe à l’heure actuelle aucune alternative qui permet d'avoir accès aux grandes fonctions mécanistiques et physiologiques des mammifères proches de l’Homme. Après les phases précliniques menées chez le rongeur pour les récepteurs ciblés, il est nécessaire de passer chez le primate non humain pour évaluer le potentiel translationnel chez l’Homme avant le passage en clinique réglementaire. Le babouin olive représente un de ces modèles qui permet d’étudier ce potentiel. Le développement de nos vecteurs ne peut être réalisé que par une approche in vivo pour réellement mesurer le bénéfice des molécules développées. A noter que la présélection des séquences des vecteurs qui vont être testées passe chronologiquement par une phase d'analyses des différents vecteurs sur des bases de données informatiques ce qui permet d'éviter d'avoir recours aux animaux. Ces dernières sont ensuite testées in vitro sur lignées cellulaires avant le passage sur modèles souris avant d’envisager le passage sur PNH.
Réduction
La conception de ce projet vise non seulement à réduire au maximum l’utilisation des primates non-humain (PNH), mais aussi de limiter les interventions à des manipulation transitoires, peu invasives et non terminales. L’expérience acquise chez la souris mais aussi les investigations préalables menées chez le PNH en terme immunogénicité et d’endotoxines permet de se contenter de ce petit n. Le fait de tester également 2 versions de nos vecteurs chez les mêmes animaux nous permet de ne pas inclure 3 animaux supplémentaires et donc de réduire le nombre de babouins utilisés.
Raffinement
Les animaleries font l’objet d’un planning de mise à disposition d’enrichissements adaptés à chaque espèce. Les enrichissements sont soit structurels (divers perchoirs, balançoires...), périodiques (jeux de manipulations) ou alimentaires (graines dans la litière pour fourragement, glaçons surprises, friandises...). En infirmerie, le programme est renforcé par 2 à 4 enrichissements supplémentaires par jour (manipulatoire, alimentaire, visuel, auditif...) Ce programme est supervisé par le responsable du bien-être animal et validé par la structure en charge du bien-être animal. La capture est toujours réalisée en privilégiant une méthode sans contention (ni chimique, ni physique). Elle consiste d’abord à isoler l’animal lors de son passage dans le tunnel de son hébergement. Une fois isolé dans le tunnel, l’animal est transféré dans une boite de transport accolée au tunnel puis transféré dans une zone d’isolement temporaire avec une cage à fond amovible. Les administrations et prélèvements seront réalisés sous anesthésie : les animaux seront sédatés par injection intramusculaire seule ou suivie d'un relais gazeux. Pendant toute l’anesthésie les individus seront surveillés et monitorés et des mesures de réchauffement sont mises en place (matelas air chaud pulsé et couverture de survie). Pour compenser les 4 prélèvements sanguins au cours de la 1e anesthésie, un bolus de perfusion sera administré à la fin du 4e prélèvement. Les animaux seront réveillés par arrêt des gaz anesthésiants mais également injection intramusculaire d’antidote ce qui permet un réveil plus rapide. Pour limiter l’apparition des hématomes, une alternance entre côté droit et gauche sera respectée entre chaque prélèvement. A la fin de chaque prélèvement un point de compression sera appliqué à la main pendant 1 à 3 minutes afin de limiter le risque d’hématome. Les individus seront hébergés pendant toute la durée du projet entre eux en groupes sociaux. Ils seront seulement séparés de leurs groupes de façon transitoire au moment des prélèvements (soit pendant 1 semaine) et toujours avec un congénère. Les animaux seront réintroduits dans leurs groupes sociaux dès le réveil de l'anesthésie du dernier prélèvement, après validation de l’état de santé par un vétérinaire, suivant la procédure validée par la Structure chargée du Bien Être Animal (SBEA).
Choix des espèces
Après les phases précliniques menées chez le rongeur wild type et humanisé pour les récepteurs ciblés, il est nécessaire de passer chez le primate non humain pour évaluer le potentiel translationnel chez l’Homme avant le passage en clinique réglementaire. Nous avons choisi des stades de développement précoces (juvéniles) car à ce stade le développement des récepteurs à la transferrine sur la BHE est déjà stable. De plus à ce stade les animaux ne dépassent pas 8kg et il nous est donc possible de produire la quantité de vecteurs nécessaire pour cette étude en interne, ce qui n'aurait pu être le cas pour des individus plus âgés. Par conséquent les animaux seront sélectionnés entre 8 mois et 4 ans afin de garantir un poids inférieur à 8kg.
Approche CRISPR/Cas9 pour l’étude de l’expression des protéines astrocytaires
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
1080 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré. Chaque animal subit une chirurgie stéréotaxique du cerveau sous anesthésie, puis est mis à mort deux semaines plus tard pour analyse histologique, afin de suivre par CRISPR/Cas9 l'expression de marqueurs fluorescents dans les astrocytes. Le porteur indique des douleurs postopératoires modérées, atténuées par des antalgiques, et une douleur légère liée à la biopsie d'oreille. Il affirme qu'un système in vitro ne peut pas reproduire les interactions entre astrocytes, neurones et vaisseaux, et qualifie ce travail d'"indispensable" pour de futures cibles thérapeutiques.
Objectifs
Les astrocytes sont les cellules gliales majoritaires du cerveau. Ils possèdent une interface vasculaire qui consiste en des prolongements ou "pieds" qui vont au contact des vaisseaux sanguins cérébraux. A cette interface, appelée l’unité gliovasculaire, les astrocytes régulent les fonctions vasculaires cérébrales. Cependant les modalités de ces régulations astrocytaires sont très mal connues alors même qu'elles sont altérées dans un grand nombre de pathologies cérébrales. Dans une étude récente, nous avons identifié de nouveaux répertoires moléculaires des interfaces astrocytaires. Le but de notre projet est de caractériser l’expression de ces nouveaux marqueurs au cours du développement des astrocytes par la technique CRISPR Cas9 permettant d’intégrer un marqueur fluorescent dans les gènes candidats pour suivre leur expression dans les astrocytes du cerveau.
Bénéfices attendus
Ce projet devrait permettre d'apporter un éclairage nouveau le répertoire moléculaire des astrocytes du cerveau qui est encore mal connu. Il est indispensable de faire progresser ce domaine de recherche car les astrocytes sont de plus en plus considérées comme des cibles thérapeutiques pour les pathologies neurologiques. Cependant sans une connaissance accrue de leur fonctionnement moléculaire ces pistes ne pourront pas être développer.
Procédures
Concernant le génotypage sur biopsie, cette procédure est validée dans une autre DAP. Les animaux subiront une chirurgie stéréotaxique sous anesthésie générale qui durent 30 minutes. Cette chirurgie n’est réalisée qu’une seule fois par animal. Ils seront mis à mort 2 semaines après la première intervention.
Impact sur les animaux
Douleurs post opératoire de gravité modérée minorées par des antalgiques et douleur légère de courte durée liée à la biopsie d’oreille.
Devenir
L euthanasie des animaux sous anesthésie générale est nécessaire pour le prélèvement et l'analyse histologique des tissus.
Remplacement
L’expérimentation animale sur un système murin est essentielle, car nous ne pouvons le remplacer par un système in vitro où il est impossible de recréer les multiples interactions cellulaires d’un système complexe tels que les interactions entre les astrocytes, les neurones et les vaisseaux sanguins. Il n’existe pas non plus d’autres modèles à l’heure actuelle permettant de répondre à nos questions biologiques.
Réduction
Cependant, le nombre d'animaux utilisés sera réduit autant que possible et correspond au minimum nécessaire pour obtenir des résultats scientifiques significatifs. Après avoir vérifié la normalité des données et l’absence de différence entre les animaux de même génotype, les effets entre les différents groupes selon le génotype et les stades de développement seront évalués. En cas de non normalité, les tests non paramétriques seront utilisés. Pour réduire la sur-utilisation des animaux possiblement liée à la chirurgie, les expérimentateurs sont formés et supervisés de façon adéquate. Une attention particulière est portée à la stérilité de tous les instruments et de l'environnement. Pour nos questions, il faut obtenir des observations sur 4 animaux indépendant par condition. Ce chiffre est un minimum qui tient compte de la variabilité possible entre les animaux en général.
Raffinement
Les élevages sont effectués en groupe avec enrichissement de l’environnement et toutes les précautions sont assurées afin de respecter au mieux le bien-être animal. Les opérations seront faites sous anesthésie générale. Les souris subissant une opération feront l'objet d'une surveillance accrue pendant la procédure de chirurgie et les jours suivants. L'intervention pouvant générer de l'inconfort et de la souffrance, une procédure avec des points limites gradés a été mise en place. En particulier, les points limites intermédiaires permettant la mise en place de soins des animaux sera mise en place évitant l'euthanasie des animaux. Des analgésiques sont prévus et co-administrés pour limiter la souffrance pendant et après la chirurgie.
Choix des espèces
La souris est un mammifère où les règles et les processus qui régissent le développement du système nerveux central et sa plasticité sont similaires à l'homme. Nous avons identifié 60 marqueurs à étudier lors d'une étude transcriptomique menée au laboratoire, à tester au cours du développement de l’unité gliovasculaire au jour postnatal 15, à 2 mois, à 4 mois et à 1 an. Ces différents stades permettre de suivre l’évolution de l’expression des marqueurs au cours de la maturation des astrocytes ce qui est essentiel pour comprendre leur fonction.
Mécanismes des récepteurs du glutamate dans le fonctionnement des circuits neuronaux et le comportement chez la souris 2/2
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
2104 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance léger à sévère, dont 752 en gravité sévère. Elles subissent une ou deux chirurgies du cerveau, implantation d'électrodes de deux à six heures et injection de virus, puis des enregistrements neuronaux pendant l'éveil et le sommeil et des tests comportementaux aversifs, pour étudier des récepteurs du glutamate liés à la mémoire de la peur et à l'anxiété. Le porteur qualifie ces procédures comportementales de "modérément aversives et brèves" sans détailler les tests, et signale des douleurs postchirurgicales, des risques anesthésiques et un isolement. Il affirme qu'aucune méthode sans animaux ne préserve un réseau neuronal intact, les retombées contre les troubles anxieux étant renvoyées au long terme.
Objectifs
Le projet se déroulera dans deux EU différents. La présente demande concerne un projet préalablement autorisé pour lequel nous devons effectuer une étape nécessitant une expertise spécifique non disponible en interne. Aucun animal supplémentaire n'est ajouté à ce projet par rapport au projet principal déjà autorisé. Le projet vise à l’étude des récepteurs ionotropiques du glutamate, qui font partie d’une grande famille de récepteurs aux neurotransmetteurs activés par le glutamate et fortement présents dans le cerveau des vertébrés. Ces récepteurs du glutamate jouent un rôle central dans la communication entre neurones et dans les processus cognitifs tels que l’apprentissage et la mémoire. Les récepteurs du glutamate étant impliqués dans de nombreuses pathologies neurologiques et psychiatriques (épilepsie, neurodégénérescence, troubles cognitifs), constituent des cibles thérapeutiques à fort potentiel. L’objectif de ce projet est d’évaluer et comprendre le rôle et l’importance de la régulation d’une sous-population de récepteurs du glutamate dans le fonctionnement des circuits neuronaux et le comportement, dans un cadre physiologique et pathologique. Il s’agira notamment de comprendre l’importance de ces récepteurs dans la formation et la stabilisation des souvenirs associant un contexte à une émotion donnée et leur implication dans les comportements liés à l'anxiété. Nous voulons comprendre si et comment ces récepteurs participent à la réactivation et la coordination de plusieurs structures cérébrales pendant l'exécution et la consolidation des souvenirs aversifs dépendante du sommeil. Pour cela, nous réaliserons des enregistrements in vivo chez des souris libres de leurs mouvements et endormies. L'identification des processus de formation de souvenirs émotionnels est essentielle pour comprendre comment ces processus sont affectés dans la maladie. Ce projet devrait permettre des avancées scientifiques sur les mécanismes et la diversité des récepteurs du glutamate, sur la régulation des signalisations neuronales et des fonctions cérébrales et comportementales associées. Notre travail ouvrira de nombreuses perspectives tant avec des implications importantes sur notre compréhension de la neurotransmission et le développement de nouveaux agents protecteurs contre les troubles neurologiques et psychiatriques. Ainsi des retombées sont attendues tant dans le domaine fondamental qu’appliqué (développement de nouvelles stratégies thérapeutiques).
Bénéfices attendus
Les troubles anxieux sont des troubles psychiatriques très répandus et constituent une préoccupation croissante pour la santé publique mondiale. Ces troubles touchent environ 15 à 20 pourcent de la population à un moment ou un autre de leur vie. Ils sont aussi systématiquement associés à des troubles du sommeil, considérés soit comme une cause, soit comme une conséquence des symptômes. Ce projet de recherche fondamentale utilisera des modèles animaux pour développer nos connaissances sur les mécanismes neurophysiologiques précis potentiellement affectés chez les patients humains. A long terme, il permettra ainsi de développer et de mettre en œuvre des stratégies thérapeutiques précises de prévention et de guérison axées sur le sommeil dans les troubles anxieux.
Procédures
Les animaux provenant de notre établissement seront impliqués dans 2 transports (aller et retour). Selon la procédure considérée, les animaux seront soumis à un ou deux types de chirurgie au niveau du cerveau (implantation d’électrodes (2-6h) et/ou injection de virus (1h30)) avec ou sans enregistrement de l’activité des neurones pendant l’éveil et le sommeil sur animal vigile (2 à 8 h, 1x/jr) avec ou sans comportement (1h maxi / jr). Ainsi, 3 options peuvent se présenter : 1) comportement 2) injection de virus + comportement 3) injection de virus + implantation d’électrodes + enregistrement de l’activité des neurones + comportement. Seule l'injection de virus sera réalisée dans notre EU(2). L'ensemble des autres procédures est réalisé dans l'EU1. A la fin de chaque procédure, il sera réalisé sur chaque individu une euthanasie selon une méthode réglementaire qui, selon les besoins, pourra permettre des prélèvements et analyses ultérieurs (10min). L’ensemble des actes (hors enregistrement de l’activité neuronale et comportement) est réalisés sous anesthésie et analgésie.
Impact sur les animaux
Nous détaillons ci-dessous l’ensemble des dommages prévus dans ce projet. Nuisances induites par les actes effectués : chirurgie du cerveau : implantation d’électrodes et injection de virus (légère perte de poids, problème de cicatrisation et douleur post-chirurgicale pendant 48h) ; risques anesthésiques (hypothermie, détresse respiratoire, arrêt cardio-respiratoire, etc) ; isolement nécessaire à la préservation des électrodes (stress modéré) ; comportement (stress modéré) ; 2 transports entre les établissements utilisateurs (source de stress) ; identification génétique des animaux réalisés par prélèvement de quelques millimètres à l’extrémité de la queue (douleur légère et stress de courte durée).
Devenir
Les animaux seront euthanasiés à l’issue de chaque procédure, au sein de l'établissement d'origine des animaux, afin de réaliser des analyses histologiques (prélèvements et analyses sont nécessaires post-mortem). Ce projet est réalisé sur deux établissements et a déjà été autorisé pour l'établissement n°1. Aucun animal supplémentaire n'a été ajouté.
Remplacement
Un impératif concernant les études sur récepteurs natifs est de conserver l’intégrité d’un réseau neuronal afin de préserver les connections synaptiques. A ces fins, il n’existe, à ce jour, aucune méthode alternative à l’utilisation de modèle rongeurs. Les techniques d'enregistrement chroniques sont invasives et ne peuvent être effectuées chez l'homme chez le sujet sain. Elles sont utilisées chez des patients épileptiques dont l'activité cérébrale est par conséquent anormale. Ceci ne permet pas d'effectuer des études systématiques car le placement des électrodes est dicté par l'impératif médical. D'autre part, l'état des connaissances actuelles et la puissance requise d'un point de vue technologique ne permettent pas de modéliser le fonctionnement de ces réseaux sur ordinateur.
Réduction
Les enregistrements électrophysiologiques de grande ampleur in vivo permettent d'enregistrer un grand nombre de neurones simultanément, ce qui augmente la puissance statistique des analyses et permet de réduire le nombre d'animaux utilisés. Pour les tests comportementaux, le nombre d'animaux proposé reste standard par rapport à la littérature existante. Le couplage entre électrophysiologie in vivo et comportement permet également de corréler les résultats comportementaux des individus avec leur activité neurale. Ceci permet de s'affranchir partiellement du problème de variabilité individuelle et de réduire le nombre d'animaux. Le calcul du nombre d’animaux a également été réalisé en fonction des travaux précédents. Au total, sur 5 ans, ce projet de recherche impliquera 2104 animaux: dont 1920 impliquées sur ce site.
Raffinement
Après leur réception, les animaux sont habitués aux expérimentateurs par une manipulation bienveillante pendant 5jrs (5min) de manière à réduire le stress lors des procédures. Sauf si cela n’est pas approprié, toutes les procédures expérimentales du projet sont pratiquées sous anesthésie générale ou locale en recourant à des analgésiques. Les enregistrements en soi ne sont pas douloureux. Les administrations et prélèvements seront effectués conformément aux bonnes pratiques vétérinaires. Les animaux seront hébergés en groupes ou individuellement et disposeront d’un enrichissement de nidification. Une surveillance quotidienne sera réalisée pour vérifier la bonne santé des animaux et les points limites définis. Avant le début de chaque procédure l’animal sera pesé et son état général contrôlé. En cas de signe de douleur, les animaux seront exclus du protocole. Les procédures comportementales sont modérément aversives et brèves et n'induisent pas d'angoisse sur le long-terme.
Choix des espèces
Le choix de la souris est scientifique : il s’agit d’un mammifère de petite taille, au cycle de vie reproductif rapide et qui possède un système nerveux central ‘développé’. La souris est un modèle classique pour l'étude de la physiologie des réseaux neuronaux en lien avec le comportement. Sa robustesse et ses capacités d'apprentissage la qualifient comme un modèle idéal d'étude de la mémoire chez les mammifères. Nous utiliserons des souris non génétiquement modifiées et des souris génétiquement modifiées dans le cadre de ce projet. Ces souris se développent normalement et ont un comportement général sans anomalies évidentes. Seules des souris au stade adulte seront utilisées pour ce projet (à partir de 6 semaines), plus alertes et plus prompts à explorer leur environnement que les animaux âgés.
Entretien d’une lignée de souris portant une invalidation du gène de la SELENOT dans les neurones POMC
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système endocrinien
- Système nerveux
750 souris vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, gardées pour la reproduction ou tuées. Ce projet entretient une lignée invalidée pour le gène SELENOT dans certains neurones, le seul geste décrit étant une biopsie de la queue sous anesthésie pour génotypage. Les animaux de génotype inadéquat et les couples qui ne produisent plus de portées sont mis à mort. Le porteur justifie l'élevage par l'étude du rôle de cette protéine dans l'obésité, possible selon lui seulement sur un organisme intégré.
Objectifs
La SELENOT est impliquée dans le contrôle du stress cellulaire suggérant que cette protéine pourrait jouer un rôle dans le maintien de l’homéostasie énergétique et qu’un défaut de son activité pourrait contribuer au développement de l’obésité et ses comorbidités. Lors d'un régime riche en graisses (high fat diet, HFD) chronique, les neurones hypothalamiques développent un stress qui induit une résistance à la leptine et à l'insuline, et conduit à un gain de poids. Les données récentes ont permis d’établir que le développement des circuits hypothalamiques contrôlant l'homéostasie énergétique sont altérés par le stress qui est associé à l'obésité, entraînant une diminution de la production et de la sécrétion de l'hormone centrale de l'homéostasie énergétique. Ces observations suggèrent que les neurones hypothalamiques pourraient être avantageusement ciblés pour le traitement des dysfonctionnements des neurohormones causés par le stress associé à l'obésité.
Bénéfices attendus
L'obésité et le diabète de type 2 connaissent une progression significative et synchrone depuis 30 ans de sorte que la pandémie de "diabesity" actuellement observée au niveau mondial constitue un réel enjeu de santé publique. Des études récentes ont révélé que l’hypothalamus de sujets obèses est soumis à un stress oxydatif et inflammatoire permanent, suggérant que des facteurs de contrôle de ce stress pourraient être impliqués dans l’homéostasie énergétique et constituer des cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement de l’obésité associée au diabète de type 2. La SELENOT que nous avons mise en évidence pour ses fonctions protectrices des cellules sécrétrices présente plusieurs avantages qui peuvent en faire une cible thérapeutique très intéressante pour combattre l'obésité et le diabète de type 2 qui lui est associé. En effet, la SELENOT réduit le stress cellulaire en général. Elle peut agir aussi bien au niveau du cerveau que dans d'autres organes impliqués dans le contrôle du métabolisme énergétique. Les études intégrées que nous projetons de réaliser avec les souris requièrent des analyses in vivo qui pourront déboucher sur des applications chez des patients atteints d'obésité et de diabète de type 2.
Procédures
Les animaux destinés à la reproduction subiront une biopsie caudale (prélèvement d'un bout de queue de 3 mm destiné au génotypage des animaux) sous anesthésie : un seul prélèvement, 5 minutes d'anesthésie.
Impact sur les animaux
Une biopsie caudale est nécessaire pour génotyper les animaux; cette biopsie peut entrainer des douleurs chez l’animal. Ces douleurs seront évaluées et réduites/atténuées par l’utilisation d’analgésiques.
Devenir
L'ensemble des animaux générés dans ce projet sera destiné à la reproduction et à l'entretien d'une lignée de souris. Les animaux de génotype adéquat seront placés en accouplement tant que les couples donneront naissance à des portées à un rythme régulier et dans des conditions assurant le bien-être des animaux. Les couples âgés ou ne produisant plus de portées seront mis à mort selon les procédures précédemment décrites. Les animaux de génotype inadéquat donc inutilisables, seront mis à mort après le génotypage. La stratégie de croisement a été réfléchie afin de réduire le nombre d'animaux ne pouvant être utilisés en expérimentation.
Remplacement
Les études métaboliques y compris le contrôle de la prise de nourriture et de la glycémie ne sont possibles que dans un système intégré et nécessitent donc l’utilisation d’animaux modèles afin d’avoir une approche physiologique de l’implication de la SELENOT dans le contrôle de l'homéostasie énergétique.
Réduction
La stratégie de reproduction choisie dans le cadre de ce projet vise à réduire le nombre d'animaux générés en choisissant un génotype précis. Le nombre d'animaux de génotype non adéquat, générés dans la descendance des croisements est ainsi divisé par deux.
Raffinement
L’ensemble des actes pouvant entrainer une douleur sera réalisé sous anesthésie (locale ou générale) et la douleur au réveil sera traitée par des analgésiques. C’est le cas lors du prélèvement de biopsies caudales nécessaires au génotypage des animaux qui sera réalisée sous anesthésie.
Choix des espèces
La souris présente de nombreux avantages pour l’élevage en animalerie : taille et coûts d’entretien réduits, fortes performances reproductives. De plus, la souris est un modèle animal largement utilisé pour les études de physiologie permettant une comparaison aisée de nos données avec celles d’autres équipes. La souris est également un modèle permettant des approches génétiques complexes qui n’existent pas chez d’autres modèles mammifères. La reproduction des animaux est faite à partir de 8 semaines de vie pour étudier la physiologie adulte.
Elevage avec identification et génotypage invasifs
- Maintien des lignées génétiquement modifiées
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
20 000 souris génétiquement modifiées, issues d'une trentaine de lignées, vont être utilisées dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger, dans le seul but d'être identifiées et triées selon leur génotype. Entre 7 et 21 jours pour la plupart, les souriceaux reçoivent un tatouage sur un doigt ou une puce sous la peau, puis subissent une biopsie du bout de la queue, sans anesthésie ni anesthésique local, que la mère lécherait selon le porteur. Celui-ci qualifie l'ensemble de "double geste technique invasif", tout en affirmant que le tatouage et la puce permettent "de ne pas mutiler les animaux". Les souris au génotype recherché partent en expérimentation ou en reproduction, les autres vers d'autres projets ou des formations, et celles qui ne trouvent aucun usage sont tuées.
Objectifs
L'objectif de cette demande est d’identifier et de génotyper l'ensemble des animaux génétiquement altérés produits dans notre Etablissement Utilisateur, le génotypage permettant d'identifier les animaux porteurs d'une modification génétique d'intérêt. Il s’agit d’un double geste technique invasif qui consiste en un tatouage digital ou en l’implantation d’une puce d’identification, suivi d’une biopsie de queue réalisé sur animal âgé de 7 à 21 jours. Cette demande d’identification et de génotypage se justifie par la nécessité de : - sélectionner les animaux d’intérêt pour l’expérimentation (inclus dans d'autres demandes d'autorisation de projet) - sélectionner les animaux d'entretien des colonies - sélectionner les animaux pour la formation, le maintien des compétences, les prélèvements d’organes ou de tissus pour des études ex vivo. Cette demande couvre environ une trentaine de lignées de souris.
Bénéfices attendus
Les bénéfices attendus de la procédure d’identification et de génotypage sont de permettre une sélection des animaux d’intérêt, à la fois pour l'élevage, la formation, le maintien des compétences, les prélèvements d'organes ou de tissus pour études ex vivo. L’identification par tatouage/pucage permet : - d’identifier individuellement les animaux ; - d’identifier un grand nombre d’animaux ; - d’identifier les animaux de manière permanente ; - de ne pas mutiler les animaux ; - d’éviter le recours à l’anesthésie. Le génotypage par biopsie de l’extrémité de la queue permet : - l’obtention de résultats fiables; - de minimiser les risques de contaminations entre échantillons ; - d’éviter le recours à l’anesthésie.
Procédures
Les animaux identifiés et génotypés sont soumis 1) à l'implantation en sous-cutané d'une puce ou en un tatouage digital ) 2) à une bisopsie du bout de la queue. L'implantattion d'une puce est réalisée une seule fois et le geste dure une dizaine de seconde. Le tatouage est réalisé une seule fois et la contention dure de 30sec à 1 min. La bisopsie de queue est réalisée une unique fois et dure 5sec.
Impact sur les animaux
le tatouage ou l'implantation d'une puce d'identification et la biopsie de queue peuvent entraîner une légère douleur. La contention de l'animal durant ces gestes peut être source de stress. Dans de très rares cas, certains effets indésirables supplémentaires peuvent survenir : hémorragie, rejet du nouveau-né par la mère, modification du comportement liée à la douleur.
Devenir
Les animaux ayant un génotype d'intérêt partirons en expérimentation ou seront utilisés pour perpétrer l'élevage. Les animaux dont le génotype n'a pas d'intérêt scientifique seront utilisés dès que possible dans d'autres projets ou pour formation. Les animaux ne pouvant être utilisés dans les projets, les formations ou l'élevage seront euthanasiés.
Remplacement
A ce jour, les prélèvements non invasifs à base de salive ou de poils ne permettent pas de procéder à l'identification d'animaux génétiquement modifiés de façon fiable. Un doute sur les résultats conduirait à la nécessité de procéder à nouveau à des prélèvements. Une erreur se traduirait par la mise en accouplement d’animaux n’ayant pas les caractéristiques attendues. Cela impliquerait : une augmentation du nombre d’animaux produits inutilement ; la naissance d’animaux non viables ; l’utilisation d’animaux génétiquement sans intérêt dans des projets expérimentaux induisant des résultats erronés et non exploitables (si l’erreur n’est pas détectée précocement). Il est donc indispensable de recourir à une méthode fiable. Or il n’existe pas actuellement de méthodes non invasives aussi performantes que les tatouages/puçage et la biopsie de queue.
Réduction
A ce jour, nous ne disposons pas d’autres moyens aussi efficaces nous permettant de sélectionner les animaux transgéniques. Le responsable de l’Etablissement et l'équipe de zootechnie établissent les plans d’élevage en amont, en concertation avec le porteur de projet, afin de réduire autant que possible le nombre d’animaux générés et donc d’animaux identifiés et génotypés. En outre, nous favorisons l’utilisation des animaux au génotype sans intérêt dans d’autres projets ou des formations afin de ne pas élever ces animaux à ces seules fins et de réduire le nombre d’animaux global produits dans l’Etablissement. De la même façon, certains animaux non utilisés dans les projets sont conservés avec d’autres animaux qui auraient été isolés sans cela.
Raffinement
Les actes d’identification et de génotypage sont réalisés par un personnel expérimenté, formé par tutorat. La parfaite maîtrise du geste par les agents qualifiés permet de réduire l’inconfort et le stress ressentis par l’animal. Ces identifications et génotypages des animaux sont réalisés avec du matériel approprié permettant un geste rapide et précis dans le respect des conditions d’asepsie établies dans l’Etablissement. Par ailleurs, la procédure est réalisée dans une salle d’expérimentation calme. Enfin, dès que la procédure est terminée, les nouveau-nés sont remis en présence de leur mère. Sur nouveau-nés pas de médication envisagée car tout anesthésique local serait difficilement applicable au bout de la queue et serait ensuite léché par la mère, ce qui engendrerait des effets indésirables. Dans la balance bénéfice risque, ce sont les gestes maitrisés et les instruments appropriés qui sont garant du raffinement de la procédure pour limiter toute douleur, souffrance et stress. Des points d'attention précis (points limites gradés) et des mesures conservatoires adéquates sont établis en cas notamment de saignement, rejet de la mère ou perte d'appétit. Si les actions misent en place n'ont pas les résultats escomptés, l'équipe de zootechnie prends la décision sans délai de mise à mort d'un animal. Les animaux sont hébergés dans une animalerie agréée avec eau et nourriture ad libitum, dans des conditions de température et d'hygrométrie contrôlées, avec un cycle jour/nuit de 12h. Ils sont hébergés en groupe sociaux avec un enrichissement adapté pour reproduire les comportements naturels (tunnel/dômes pour se refugier, pelote de bois pour la nidification, bâtons à ronger) et leur bien-être est évalué quotidiennement par des personnels formés et compétents.
Choix des espèces
Le modèle utilisé dans ce projet est la souris. La souris représente une espèce de référence pour l’étude du système nerveux central chez les vertébrés supérieurs. L’organisation du système nerveux de la souris permet une extrapolation raisonnable des résultats obtenus chez la souris à l’espèce humaine. Par ailleurs, la souris est une espèce qui peut être manipulée génétiquement, fournissant des outils essentiels à la compréhension des mécanismes neurobiologiques et des mécanismes neuronaux impliqués dans de nombreuses maladies et déficits cognitifs. Grâce aux modèles transgéniques, il est aussi possible de relier les données de la génétique humaine des maladies à l'altération de molécules/récepteurs spécifiques dont la fonction peut être analysée avec des modèles précliniques de ces maladies. La souris est donc un animal sur lequel les évaluations comportementales dans le domaine des neurosciences sont faciles à conduire et maitrisées au sein du laboratoire. Ce sont des animaux de petite taille dont l'élevage est facilement réalisable et peuvent donc être facilement hébergés au sein de l'animalerie de l'unité. Pour la plus grande majorité des lignées, les animaux sont identifiés et génotypés entre 7 et 21 jours, âge où les gestes sont réalisés plus facilement et plus rapidement car la contention est plus facile. La biopsie est également plus aisée à cet âge et moins douloureuse car le cartilage n'est pas encore complètement formé. A cet âge : - les animaux sont aisément manipulables ; - le cartilage est souple ; - les groupes sociaux constitués sont stables. Toutefois, certains animaux peuvent être identifiés et génotypés précocement si les projets expérimentaux auxquels ils sont destinés l’exigent. Nous éviterons autant que possible l’identification et le génotypage d’animaux adultes avec ces méthodes.
Analyse longitudinale de l’effet remyélinisant d’une molécule dans un modèle de souris démyélinisé en utilisant l’imagerie par résonance magnétique – EU 2/2
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
40 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Rendues démyélinisées par une alimentation spéciale pendant douze semaines, elles reçoivent des injections intramusculaires d'une molécule puis passent des examens d'imagerie par résonance magnétique de deux à quatre heures sous anesthésie, transportées entre deux établissements. Le projet suit la régénération de la myéline dans un modèle de sclérose en plaques. Le porteur affirme que la remyélinisation ne peut être reproduite in vitro et impose le test dans un "organisme entier".
Objectifs
Dans le système nerveux central, le prolongement majeur des neurones que l’on appelle l’axone est entouré d’une gaine de lipides, ou myéline, qui permet d’optimiser la réponse du neurone et participe au fonctionnement correct des différents tissus et organes du corps humain. Les maladies qui détruisent la myéline dans le système nerveux central sont dites démyélinisantes. La plus commune est la sclérose en plaques (SEP) qui atteint une majorité d'adultes jeunes entre 20 et 40 ans. Les troubles neurologiques associés touchent diverses fonctions comme la motricité, la sensibilité, la vision. Une régénération spontanée de la myéline détruite existe au cours des premières étapes de la maladie, mais le processus finit par s’épuiser conduisant donc à des handicaps irréversibles. Les traitements actuellement disponibles permettent de réduire l'inflammation déclenchée par le système de défense de l’organisme contre les agressions extérieures, mais aucun ne favorise la régénération de la myéline indispensable pour éviter une maladie très invalidante. Nous avons précédemment mis en évidence des propriétés remyélinisantes (régénération de la myéline) intéressantes pour une molécule dans des modèles de démyélinisation (perte de myéline) focale. L’objectif de ce projet est la mise en place d’une étude longitudinale destinée à visualiser par imagerie par résonance magnétique (IRM) la régénération de la myéline induite par cette molécule en utilisant un modèle chronique de démyélinisation chez la souris, classiquement utilisé pour refléter plusieurs caractéristiques des phases tardives de la SEP. La présente demande concerne donc un projet multi-sites (2 établissements utilisateurs). La première partie (établissement utilisateur 1/2) a été préalablement autorisé par le ministère. La deuxième partie est réalisée dans un deuxième établissement utilisateur car elle nécessite une expertise et un équipement spécifiques indisponibles dans le premier établissement utilisateur (l'imagerie par résonance magnétique chez la souris). Aucun animal supplémentaire n'est donc ajouté par rapport au projet initial autorisé dans le premier établissement utilisateur.
Bénéfices attendus
Du point de vue scientifique, ce projet pourrait permettre d’identifier une molécule remyélinisante qui comblerait le vide thérapeutique actuel dans le domaine de la sclérose en plaques. Cette molécule pourrait permettre d’éviter les handicaps neurologiques irréversibles qui finissent par apparaître au cours du temps chez les malades.
Procédures
Dans le premier établissement utilisateur (EU 1/2) : les souris traitées auront reçu un traitement dans leur nourriture pendant 12 semaines afin de mettre le modèle de la maladie en place. Tous les animaux (traités et contrôles) seront transportés de leur établissement utilisateur d’origine vers un deuxième établissement utilisateur (EU 2/2). Dans le second établissement utilisateur (EU 2/2) : les souris traitées recevront la molécule à tester ou son contrôle, vigiles, tous les 4 jours pendant 21 jours (6 injections au total par animal), par voie intramusculaire après une anesthésie locale (le temps d’une injection dure environ 30 secondes). Trois examens IRM seront réalisées sur une partie de ces souris traitées sous anesthésie gazeuse à 0, 3 et 6 semaines après le début du traitement. Les autres souris traitées seront imagées si besoin pour obtenir nos effectifs statistiques si nous rencontrons un problème. Les souris contrôles seront quant à elles soumises à un unique examen IRM sous anesthésie gazeuse. La procédure IRM dure 4h maximum par animal, 2h30 en moyenne (de l’induction de l’anesthésie au réveil de l’animal).
Impact sur les animaux
Avant leur arrivée dans notre établissement les animaux (32 souris) auront ingéré une nourriture en poudre supplémentée par une molécule entraînant une perte de myéline (gaine de lipide présente autour des prolongement des neurones) mais cette perte est restreinte au cerveau sans atteinte de la moelle épinière et n’entraîne donc pas de troubles moteurs. A l’issue du transport entre l’établissement d’origine et d’accueil, la période d’acclimatation sera inférieure à 7 jours pour 16 animaux, pouvant causer du stress. La période d’acclimatation est réduite pour ces animaux, car il est nécessaire de pouvoir établir le niveau de démyélinisation basal le plus rapidement possible après la préparation du modèle, avant de commencer le traitement par la molécule ou le véhicule. La molécule à évaluer dans ce projet, tout comme le véhicule contrôle, sera administré par voie intramusculaire (I.M.), car les connaissances pharmacocinétiques actuelles ne permettent pas d’utiliser une autre voie. Il est possible que cela provoque une gêne et une légère douleur au niveau du site d’injection se traduisant par un léger boitillement des animaux à la suite de l’injection. Aucun effet indésirable n’est attendu par la molécule elle-même, car il s’agit d’une molécule déjà testée à la même dose chez d’autres modèles rongeurs, dans le cadre d’autres applications thérapeutiques, sans reporter de toxicité. Les animaux subiront une anesthésie générale unique (8 souris) ou à jusqu’à 3 reprises lors des sessions d’IRM (20 minmum à 32 maximum) pouvant causer un stress thermique (hypothermie), des difficultés cardio-respiratoires et une non récupération de la vigilance suite à l'anesthésie.
Devenir
A l’issue de la procédure, tous les animaux (40 souris) seront euthanasiés au sein du deuxième établissement utilisateur. Ce projet est réalisé sur deux établissements utilisateurs et n'ajoute aucun animal supplémentaire. Pour les animaux ayant effectué au moins un examen par imagerie par résonance magnétique (IRM) (au minimum 28 animaux, au maximum 40 animaux), le cerveau sera prélevé pour réaliser des analyses histologiques dans le cadre de l’évaluation de l’efficacité de notre molécule d’intérêt.
Remplacement
Le processus de remyélinisation (regénération de la myéline) met en jeu plusieurs types cellulaires en dehors des cellules qui synthétisent la myéline, en particulier des cellules inflammatoires. L’évaluation sur culture de ces cellules a permis de déterminer l’effet pro-myélinisant in vitro de la molécule. Mais le processus de remyélinisation qui a lieu dans un organisme à l’issue d’un processus de démyélinisation (perte de myéline) se fait au sein d’un environnement inflammatoire mettant en jeu d’autres types de cellules et des neurones qui sont tous impliqués de manière complexe dans la remyélinisation, ce que l’on ne peut pas reproduire in vitro. Aussi le test de la molécule dans un organisme entier est nécessaire.
Réduction
Le nombre total d’animaux utilisés est de 40 souris, dont 8 souris contrôles non traitées (4 mâles et 4 femelles) et 4 groupes de 8 animaux traités avec une molécule permettant d’établir notre modèle pathologique, puis par un véhicule ou la molécule d’intérêt à tester. L’étude longitudinale nous permet de réduire le nombre d’animaux tout en examinant 3 temps successifs. Notre expertise dans le domaine nous permet de dire que 5 animaux par groupe seront suffisants pour visualiser l’effet remyélinisant (regénération de la myéline) si l’on considère les valeurs moyennes dans les conditions 'tests' et 'contrôles' classiquement observées dans nos analyses histologiques. Nous traiterons 8 animaux par groupe pour créer notre modèle, étant donné la durée de l’expérience (18 semaines) et la nécessité de 3 anesthésies générales successives, espacées de 3 semaines, qui pourraient conduire à la perte prématurée de certains animaux. Les 3 animaux supplémentaires viendront en remplacement des éventuels animaux perdus. Nous pourrons ainsi maintenir un effectif suffisant pour notre interprétation statistique. Pour les animaux contrôles, 4 animaux de chaque sexe nous permettent de mesurer un niveau basal de myélinisation pour les comparer par la suite avec les animaux traités.
Raffinement
Dans l'établissement utilisateur 1 sur 2: Les injections intramusculaires (I.M.) sont effectuées par du personnel maîtrisant ce geste, après anesthésie locale avec un système de contention adapté. La molécule injectée a déjà été testée chez des modèles rongeurs à la même dose, sans reporter d’effet toxique. Les 4 dernières semaines de traitement, les animaux seront habitués au système de contention (1 fois par semaine). Dans l'établissement utilisateur 2 sur 2: Le jour du transfert tous les animaux repassent à la nourriture classique avec de la nourriture pulvérisée non supplémentée pour assurer la transition. Le transport est réalisé par un transporteur agréé au calme dans une boîte de transport (trajet inférieur à 30 min) avec leurs congénères, de quoi boire et s’alimenter ainsi que de l’enrichissement. Les animaux seront observés à leur arrivée et transférés en zone d’hébergement avec les mêmes congénères et de l’enrichissement dans des cages ventilées et dans des conditions contrôlées de température, hygrométrie, éclairage afin de garantir le respect des normes sanitaires. Avant l’imagerie, les souris sont laissées 30 min dans la pièce de préparation puis observés pour vérifier leur état. Lors de l’imagerie (sous anesthésie générale), l’animal est positionné dans un système de contention dédié au système d’imagerie. Un anesthésique local est appliqué au niveau des points d'appui pour éviter toute douleur, un gel ophtalmique est appliqué pour éviter la déshydratation oculaire. La température de l'animal est maintenue à température physiologique grâce à un tapis chauffant placé sous la cage d’induction puis avec un système de circulation d'eau chaude intégré au berceau IRM. Un contrôle des paramètres physiologiques est réalisé avec une sonde rectale et un capteur de pression respiratoire. De la vaseline sera appliquée avant d’introduire la sonde de température. La profondeur de narcose est contrôlée pendant l’examen (4h maximum) via le rythme cardio-respiratoire. La procédure sera immédiatement arrêtée et l’animal sorti pour vérification en cas d’atteinte de points limites établis (respiration trop lente ou rapide, température corporelle anormale). Pour le réveil l’animal sera placé dans une chambre thermostatée à 37 degrés, sous surveillance et stimulation régulière. La remise en zone d’hébergement sera faite avec des animaux ayant repris une activité normale dans leur cage.
Choix des espèces
Les rongeurs sont les principales espèces utilisées sur notre plateforme d’imagerie, leur taille permet de les utiliser dans ce type de scanner par imagerie par résonance magnétique (IRM) pour acquérir des images 2D, 3D ou 4D (dimension temporelle) capables de donner des détails anatomiques et fonctionnels qui contribuent à répondre aux questions scientifiques posées. Nous disposons d’un modèle souris de démyélinisation (perte de myéline) classiquement utilisé pour refléter plusieurs caractéristiques des phases tardives de la sclérose en plaques (SEP) chez lequel nous souhaitons tester un traitement via l’injection intramusculaire d’une molécule pour ses capacités remyélinisantes (regénération de la myéline). Les souris (mâles et femelles) seront âgées entre 20-21 semaines (correspondant à l'âge du début du traitement par la molécule et au pic de démyélinisation) à 26-27 semaines (soit à 6,5 mois, 3 semaines après la fin du traitement par la molécule d'intérêt pour étudier les effets à long termes après l'arrêt du traitement).
Νanoémulsions combinant fénofibrate et oxydes de fer pour le traitement du glioblastome
- Recherche fondamentale
- Oncologie
- Système nerveux
462 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour analyse du cerveau, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chaque animal subit l'implantation de cellules tumorales dans le cerveau sous anesthésie et une infusion intracrânienne du traitement, avec perte de poids, de motricité et de sensibilité attendues à mesure que la tumeur se développe. Le projet teste des nanoémulsions de fénofibrate associées à des oxydes de fer contre le glioblastome. Le porteur affirme qu'un modèle in vivo complet est "indispensable" pour intégrer le microenvironnement de la tumeur.
Objectifs
Le glioblastome (GBM) est une tumeur cérébrale maligne et agressive dont la médiane de survie est faible. La résistance aux traitements est due notamment au microenvironnement tumoral constitué de trois composantes : l’hypoxie, la barrière hémato-encéphalique ainsi que la composante inflammatoire. Ce projet a pour but de développer une nouvelle stratégie thérapeutique du glioblastome basée sur la formulation de nanoémulsions de fénofibrate (NEF) associées à des nanoparticules d’oxydes de fer (SPIONs). En effet, nous avons développé une formulation de fénofibrate dans des nanoémulsions permettant d’améliorer sa solubilisation et le rendre ainsi compatible avec une utilisation sur des modèles cellulaires et animaux. Afin de cibler la composante inflammatoire, le fer contenu dans les SPIONs est utilisé pour stimuler la réponse inflammatoire. Ces SPIONs pourraient également améliorer la stabilité des NEF.
Bénéfices attendus
Ce projet va permettre d’étudier le potentiel thérapeutique des nanoémulsions de fénofibrate associées à des SPIONs. Il vise à démontrer l’intérêt d’outils innovants pour le traitement du glioblastome. Cette stratégie est également basée sur l’utilisation d’un principe actif, développé initialement pour une pathologie différente, associée à un autre agent de thérapie et de diagnostic (les SPIONs) ciblant la composante inflammatoire du glioblastome, autre facteur limitant de l’efficacité des traitements. De façon totalement originale, il s’agit de valoriser un nouvel outil nanotechnologique pour lequel les avantages en terme d’incorporation de principe actif et d’augmentation de leur solubilisation a déjà été établi. L’approche de thérapie combinée ciblant plusieurs composantes du glioblastome est d’emblée intégrée à ce projet pour optimiser les chances de réussite du traitement. De plus, le choix de plusieurs modèles expérimentaux a pour objectif de favoriser la translation des résultats.
Procédures
Les animaux sont soumis à plusieurs types d’interventions : - Chirurgie (implantation cérébrale de cellules tumorales sous anesthésie générale et infusion intracrânienne du traitement) : 30 minutes maximum par animal, réalisée au maximum deux fois sur chaque animal, les 462 animaux sont concernés.
Impact sur les animaux
Suivant l’expérience du laboratoire concernant les procédures expérimentales, nous nous attendons à avoir une perte de poids, de motricité et de sensibilité chez les animaux qui auront un développement de GBM. Pour remédier à la perte de poids, les souris disposeront de croquettes humidifiées dans le fond de la cage ainsi que du complément alimentaire (DietGel Recovery). Le poids de chaque animal sera mesuré avant, pendant et après les procédures d’implantation tumorale et d’injection du traitement. Si une perte de poids supérieure à 15% est observée, la procédure sera arrêtée. Les séances d’imagerie (IRM) n’induisent pas en elles-mêmes de douleurs, de perte de poids ou de comportement anormal, un autre point de vigilance est ainsi défini pendant l’acquisition IRM par une diminution de la fréquence respiratoire en dessous de 30 respirations / min. S’il est atteint, le pourcentage d’isoflurane sera légèrement diminué et si la fréquence n’augmente pas à nouveau, la procédure sera arrêtée. Les animaux sont surveillés jusqu’à leur réveil et ensuite replacés dans leur cage et rentrés à l’animalerie tous les soirs. Ils sont ensuite surveillés quotidiennement. La procédure chirurgicale pour l’établissement du modèle de tumeur cérébrale et l’injection du traitement peut induire des douleurs. Pour limiter ces douleurs, les souris reçoivent une injection de buprénorphine (sous-cutanée ; 0,05 mg/kg) 15min avant la chirurgie. L’induction de l’anesthésie des souris est ensuite réalisée avec 5% d’isoflurane (apporté dans un mélange gazeux contenant 70% N2O/30 % O2) pour l’induction puis les animaux sont maintenus anesthésiés à 2,5% d’isoflurane pendant la chirurgie. Les animaux sont surveillés jusqu’à leur réveil et ensuite replacés dans leur cage et rentrés à l’animalerie tous les soirs. Ils sont ensuite surveillés quotidiennement.
Devenir
A la fin de chaque procédure, les animaux sont mis à mort dans le but de récupérer les cerveaux pour analyses post-mortem.
Remplacement
Les tumeurs sont connues pour être multi-compartimentales, c'est-à-dire qu’au-delà du simple compartiment de la cellule tumorale existent la vascularisation, l’hypoxie et l’inflammation qui influent fortement sur la cellule tumorale. L’utilisation de modèles in vivo complets permet d’intégrer ces différentes composantes, indispensables à la compréhension des mécanismes de développement tumoral et de réponses aux différents traitements. Ce projet a été initié sur des cultures de lignées de GBM afin de déterminer des doses efficaces pour les trois lignées de GBM utilisées ainsi que la maitrise de la formulation des nanoémulsions mais ne peut pas s’effectuer intégralement sur ces modèles de remplacement in vitro ou in silico.
Réduction
L’utilisation des méthodes d’imagerie non invasive se conforme à la réglementation en vigueur dans le respect de la réduction du nombre d’animaux. Chaque animal est dans ce cas son propre contrôle et permet de réduire le nombre total d’animaux nécessaires pour l’étude. Afin de pouvoir réaliser des analyses statistiques, nous avons réalisé des simulations statistiques à l’aide des données précédemment acquises au sein de l’équipe pour les groupes A, B et C. Ces simulations ont été réalisées à l’aide de l’outil BiostaTGV disponible sur le site internet https://biostatgv.sentiweb.fr/?module=etudes/sujets#. Ces simulations ont permis de mettre en évidence pour le Groupe A (modèle GL261) un nombre minimum de 10 animaux par sous-groupe. De même, pour les Groupes B (modèle U-251-MG) et C (modèle U-87-MG) un nombre minimum de 30 animaux et 20 animaux respectivement par sous-groupe de traitement est nécessaire. Ce nombre d’animaux est cependant un nombre maximum et pourra être revu à la baisse durant l’étude.
Raffinement
A leur arrivée, les animaux seront placés en groupe sociaux (5 souris par cage) dans des cages standards répondant aux normes européennes. Ils bénéficieront d’un temps d’adaptation avant toute expérimentation et bénéficieront également d’enrichissement (roue d’activité, cartons). L'hébergement des animaux immunodéprimés se fera en cage ventilée individuelle permettrant le maintien d'un statut sanitaire exempt d'organismes opportunistes et pathogènes. Les animaux seront surveillés dès leur arrivée jusqu’à la fin du protocole par un personnel compétent afin de déterminer leur état (poids, apparence physique, respiration) et la mise en place, si nécessaire, de mesures afin d’améliorer le bien-être animal. Cette évaluation sera réalisée 3 fois par semaine. Les animaux disposeront de croquettes humidifiées dans le fond de la cage ainsi que de complément alimentaire afin de limiter la perte de poids due aux procédures expérimentales. Enfin, les différents protocoles ont été pensés de manière à limiter au maximum la souffrance animale par l’administration d’agents analgésiques et anesthésiques appropriés et par le choix de points limites cohérents.
Choix des espèces
Les modèles tumoraux in vivo sont nécessaires afin d’évaluer l’effet du traitement sur les cellules tumorales tout en prenant en compte toutes les composantes du microenvironnement tumoral qui peuvent modifier l’effet thérapeutique du traitement. Nous utiliserons donc des souris immunocompétentes C57Bl/6 car ces souris présentent la composante inflammatoire et notamment macrophagique, cible de notre traitement. Le modèle de tumeur cérébrale utilisé repose sur l’implantation de cellules de gliome GL261, cellules issues de souris C57Bl/6 qui permet alors d’éviter toute inflammation aberrante due au rejet de « greffe » par la souris souche utilisée. Nous utiliserons également des souris immunodéficientes Nude, sans lymphocytes T, mais présentant des lymphocytes B, des cellules tueuses naturelles (NK) et des cellules myéloïdes (macrophages). Ce modèle nous permettra d’étudier l’effet du traitement sur un modèle de tumeur cérébrale reposant sur l’implantation de cellules de glioblastome d’origine humaine ; permettant une plus grande représentativité de la réalité clinique. Cette étude va également inclure un nombre égal de souris mâles et femelles pour l’ensemble des procédures, en lien avec les recommandations actuelles. En effet, le GBM est un cancer touchant aussi bien les hommes que les femmes. Le sexe sera pris en compte comme variable lors des différentes analyses. L’ensemble des animaux utilisés dans cette étude seront de jeunes adultes, âgés de 8 à 10 semaines en début de protocole. Cela permettra le développement de tumeurs plus reproductibles. De plus, à ce stade, le cerveau est mature et il est possible de suivre l’évolution des animaux sur des temps longs.
Tests de stratégies thérapeutiques pharmacologiques chez des modèles murins du syndrome d’Ondine, une maladie génétique rare.
- Recherche appliquée
- Troubles respiratoires
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
- Système respiratoire
2 310 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dont 2 250 dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Des souriceaux porteurs d'une mutation du syndrome d'Ondine, maladie qui interrompt la respiration pendant le sommeil, subissent des gavages, une injection intrathécale sur animal vigile et des mesures cardio-respiratoires répétées de la naissance à trois semaines. Le porteur signale une forte mortalité des souriceaux mutants à la naissance et une vulnérabilité à l'anesthésie qui le conduit à injecter sans anesthésier. Le projet teste deux pistes pharmacologiques pour une maladie sans traitement, en s'appuyant sur une recommandation de l'Agence européenne du médicament de tester sur rongeurs juvéniles.
Objectifs
Le syndrome d'Ondine est une maladie génétique rare, constatée dès la naissance : le nouveau-né́ diminue sa respiration jusqu’à l'arrêter pendant le sommeil. Une caractéristique majeure est l'absence d'un réflexe respiratoire important : l'augmentation de la respiration lorsque l'on inhale du CO2 (sensibilité́ à l’hypercapnie). La maladie est provoquéé par une mutation hétérozygote d'un gène déterminant dans le développement embryonnaire du système nerveux autonome qui contrôle les grandes fonctions vitales comme la respiration. Actuellement, il n'existe aucun traitement pharmacologique et le recours à une ventilation mécanique à vie pendant le sommeil est nécessaire. Ce projet vise à étudier deux pistes de stratégies thérapeutiques pharmaceutiques.
Bénéfices attendus
L’utilisation d’un traitement pharmacologique réduirait le recours à la ventilation mécanique, l’unique prise en charge actuelle pour cette pathologie et ainsi réduirait les risques dus à un arrêt accidentel pendant le sommeil ou à une ventilation inadaptée. Les retombées de ce projet sont ainsi directement utiles en termes de prévention et d’implications thérapeutiques. De plus, pour des médicaments à visée pédiatrique, l’agence européenne du médicament recommande des tests sur des rongeurs juvéniles pour garantir l’innocuité et l’efficacité du produit sur la population cible.
Procédures
- Gavage en lait réalisé en moins de 2 minutes, fréquence : toutes les deux heures sur les souriceaux dont la poche de lait est vide entre 7h et 19h de la naissance à sept jours de vie (P7) puis 3 fois par jour jusqu'à P14- Gavage en molécule réalisé une fois - Injection intrathécale (injection sous la membrane protégeant le cerveau) de molécule sur animal vigile, réalisé une fois - Mesures cardio-respiratoires répétées 3 fois espacées de 4 heures puis une fois à 4 jours après la seule injection aigue pour une cinétique ventilatoire (évolution de la ventilation après l'injection unique de médicament). Les mesures cardio-respiratoires réalisées une fois par jour à 7, 14 et 21 jour. La durée d'une mesure cardio-respiratoire est d'une heure maximum. A chaque fin d'enregistrement, les souriceaux retournent dans la portée avec leur mère- A noter qu'aucun prélèvement d'organes ou de sang n'est effectué sur animaux vigiles. Le génotypage des reproducteurs s'effectue par prélèvemnt de follicule pileux, une méthode non invasive. Pour les souriceaux, le génotypage est réalisé par prélèvement tissulaire au niveau de la queue vers 4 jors de vie.
Impact sur les animaux
Les mesures cardio-respiratoires sur les souriceaux sont toutes non invasives et la séparation maternelle pour les réaliser n’excède l’heure. Les apnées et l’hypoventilation des mutants avec la mutation constitutive sont accompagnées pour certains mutants d’un défaut de succion/déglutition qui expliquerait en partie leur perte de poids. Ces effets indésirables attendus sont pris en charge par le gavage en lait. Le gavage peut tout de même représenter une gêne pour le souriceau mais nécessaire pour les maintenir en vie. Les modèles dont la mutation est restreinte dans des tissus spécifiques font des apnées et ne répondent pas à l’hypercapnie (hypercapnie : la pression partielle en CO2 dans le sang est augmentée) à la naissance mais leur phénotype respiratoire ne compromet pas leur survie. Leur croissance pondérale est similaire à leurs congénères sauvages. L’administration de traitement par injection sans anesthésie peut induire un stress sur l'animal qui sera de courte durée car le geste est précis et maîtrisé. De plus, les mutants ont une vulnérabilité à l'anesthésie. Le recours à l'anesthésie pourrait conduire à une mortalité précoce ne permettant pas de vérifier l'effet des molécules testées. La nuisance par le génotypage des souriceaux par prélèvement tissulaire au niveau de la queue engendre une douleur légère de courte durée.
Devenir
Tous les animaux seront euthanasiés en fin de procédure, des prélèvements de sang ou de tissus auront lieu en post-mortem.
Remplacement
L’étude préclinique sur des animaux en développement est un préalable recommandé par l’Agence européenne du médicament pour les stratégies thérapeutiques pharmacologiques notamment pédiatrique, l’utilisation de l’animal ne peut être évitée. Dans le cas du syndrome d’Ondine, il n’y a actuellement pas de prise en charge pharmacologique. De plus, des modèles in vitro ne sont pas adaptés car non représentatifs de la pathologie dans sa complexité d’expression et de prise en charge thérapeutique.
Réduction
Nous utilisons l'effectif qui permet d'avoir une puissance statistique suffisante pour tester nos hypothèses. Compte tenu de la grande variabilité inter-individuelle et de la forte mortalité des souriceaux mutants à la naissance, nous avons déterminé un lot expérimental (génotype ; dose ; génotype*dose) de 30 animaux par groupe pour mettre en évidence une différence biologiquement significative. Nos méthodes de mesures étant non invasives, nous privilégions une étude longitudinale ce qui réduit l’utilisation d’animaux.
Raffinement
Surveillance journalière des cages de souris expérimentées : boissons et nourriture à volonté des mères, papier doux de quantité suffisante pour le nid, vérification du comportement de la mère envers les petits de sa portée (regroupement de la portée), état de la portée – Suivi clinique : présence de lait dans l’estomac les premiers jours de vie, prise de poids, température corporelle et vérification des points limites à l’aide de grilles d’évaluation adaptées à l’âge de l’animal (état du pelage de la souris, sa posture, sa mobilité, l’absence d’automutilation, croissance pondérale). Fréquence de suivi clinique : journalier la première semaine, une fois par jour et en jours de semaine de la deuxième semaine puis deux fois par semaine jusqu'à la fin de la procédure. Les points limites choisis sont suffisament prédictifs pour éviter toute souffrance animale. En cas de point limite atteint, les animaux concernés seront euthanasiés selon les méthodes réglementaires par un personnel compétent.
Choix des espèces
Les souris transgéniques sont largement utilisées dans l'étude des mécanismes physiopathologiques d'une maladie génétique. Nous travaillons sur les pistes thérapeutiques pharmacologiques d'une maladie génétique congénitale dont les manifestations cliniques sont précoces et la prise en charge pharmaceutique est encore inexistante. A ce jour, la seule prise en charge des patients est la ventilation mécanique. Nous avons à disposition des modèles murins sur lesquels nous pouvons prendre en charge dès la naissance et tester les stratégies thérapeutiques pharmacologiques. De plus, les études précliniques sur des animaux en développement constituent une recommandation de l'agence européenne du médicament comme préalable à la recherche des médicaments pédiatriques.
Consolidation de la mémoire motrice dans un paradigme de réactivation des souvenirs pendant le sommeil
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
75 rats vont être utilisés dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré, dont 55 tués pour analyse du cerveau, 10 réutilisés et 10 placés à l'adoption. Quarante d'entre eux subissent une chirurgie d'implantation d'électrodes de deux à quatre heures pour enregistrer leur activité cérébrale pendant le sommeil, avant d'apprendre à attraper une bille de lait sucré avec une patte. Le projet étudie la consolidation de la mémoire motrice réactivée par un son pendant le sommeil, une recherche fondamentale dont les applications en rééducation restent lointaines. Le porteur affirme qu'aucun organoïde ne reproduit les connexions entre aires corticales et que le rat est requis pour sa dextérité.
Objectifs
Les objectifs de cette étude sont 1- de mettre au point une tâche d’apprentissage moteur consistant pour le rat à utiliser uniquement une patte pour attraper une récompense (bille de lait concentré sucré) et de tester la réactivation ciblée de la mémoire par un stimulus sonore, 2- d’étudier les mécanismes neuronaux mis en jeu lors de la consolidation de la mémoire motrice en condition contrôle et en condition de réactivation ciblée. Plus précisément, notre hypothèse est que rejouer le stimulus sonore associé à la tâche comportemental pendant certaines phases du sommeil va favoriser l’apprentissage de la tâche motrice et que cela sera associé à une augmentation de l’émission d’ondes rapides dans l’hippocampe pendant le sommeil profond et à une augmentation de la fréquence des fuseaux et des oscillations lentes dans le cortex moteur contra-latéral à la patte utilisée pour attraper la bille de lait.
Bénéfices attendus
Le bénéfice direct de cette étude est l’amélioration des connaissances, dans deux domaines, 1- les mécanismes de base du sommeil profond, et 2- le rôle du sommeil profond dans les processus d’apprentissage et de mémoire. En plus de ce bénéfice direct, les bénéfices indirects de cette recherche fondamentale sont 1- mettre en évidence l’importance relative des différentes phases du sommeil pour l’apprentissage et la consolidation de la mémoire. 2 - d’approfondir les connaissances sur les mécanismes neuronaux qui sous-tendent la réactivation ciblée des souvenirs, une technique qui pourrait être employée dans la rééducation des patients ayant souffert d’un accident ayant eu un impact négatif sur leur capacité motrice ou encore chez les personnes âgées ayant des problèmes de sommeil et de consolidation de la mémoire. En effet, la population mondiale d'individus de plus de 60 ans devrait plus que doubler au cours de la première moitié du 21e siècle (Organisation mondiale de la santé ; http://www.who.int/ageing/about/facts/en/), ce qui entraînerait d’énormes défis économiques et sociétaux. Il est donc de première importance de comprendre le fonctionnement du sommeil en conditions physiologiques et pathologiques pour ajouter une corde à l’arc thérapeutique.
Procédures
40 rats subiront une chirurgie invasives (implantations d'électrodes d'enregistrements) qui permettront d'enregistrer leur activité cérébrale pendant le sommeil. La chirurgie dure entre 2 et 4 heures. Un traitement antalgique est donné avant la chirurgie, qui s'effectue sous anesthésie générale, et se poursuit pendant 5 jours en soins post-opératoires. Les rats ensuite feront un test de comportement qui consiste à attraper une friandise avec la patte à travers une fente dans le mur de sa cage.
Impact sur les animaux
La mise en place du protocole comportemental n’aura pas de nuisances. La tâche se base sur la gourmandise naturelle des rats qui adorent les billes de lait sucré. Néanmoins si les animaux manquent de motivation pour effectuer la tâche, une restriction légère de nourriture de 12h avant l’apprentissage de la tâche sera effectuée. Afin de réduire le stress dû à la restriction, les rats seront progressivement habitués à un jeûne de 12h. Les rats pourraient aussi être irritaté au niveau de la patte en frottant les parois de la boîte de test. Pour prévenir cela, les parois seront polie une crème apaisante (cycatril) sera appliquée.
Devenir
55 animaux seront mis à mort pour des analyses post-mortem. Pour 15 d’entre eux, leur cerveaux serviront à déterminer les régions cérébrales activées pendant l'apprentissage et la consolidation de la mémoire. Pour les 40 autres rast, les animaux seront mis à mort afin de vérifier l'emplacement des électrodes d'enregistrement.
Remplacement
Il n’existe pas de méthode alternative à l’expérimentation animale pour ce projet. En effet, ce projet combine étude du comportement chez le rat pendant une tâche d’apprentissage moteur et enregistrement de plusieurs aires corticales simultanément. Il est à ce jour impossible de mimer un apprentissage mnésique dans aucun modèle vivant complexe tels que les organoïdes qui de plus ne sont pas encore assez aboutis pour reproduire les connections entre les différentes aires corticales.
Réduction
Le nombre d’animaux sera réduit grâce à l’utilisation de tests statistiques se basant sur des linear mixed models qui permettent de prendre en compte à la fois les mesures répétées sur le même animal et les mesures effectuées entre les animaux. De plus, chaque animal sera enregistré en situation contrôle et de test afin de pairer les résultats ce qui les rend plus puissants.
Raffinement
Le haut niveau de complexité des chirurgies effectué sur ces animaux permet de générer un grand nombre de données par animal et de maintenir une haute qualité d’enregistrements pendant des mois. Dans ce projet, nous combinerons les enregistrements électrophysiologiques à une tâche comportementale complexe ce qui permettra de réduire le nombre d’animaux et d’obtenir des données riches. Dans la grande majorité des études, les animaux implantés sont isolés. En effet, le stress induit par les contentions et les enregistrements conduit souvent les animaux à devenir agressif et à se battre. Néanmoins, l’isolement est également un stress majeur pour les rats, nous avons donc raffiné les étapes d’habituation et de contention afin de limiter le stress des animaux, et ceci me permet de maintenir les animaux au minimum par deux. Les animaux implantés sont souvent isolés pour protéger les implants. Dans cette étude, les rats seront équipés d’un chapeau de protection en plastique solide afin de protéger les implants et de permettre de maintenir les animaux en groupe.
Choix des espèces
Ce projet requiert l’utilisation de rats du fait du haut niveau de dexterité requis pour la tâche. Il n’existe pas de méthode alternative pour étudier un phénomène physiologique aussi complexe que la synchronisation des oscillations cérébrales. Les rats possèdent une architecture du sommeil très similaire à celle de l’humain avec l’alternance de phases de sommeil profond et paradoxal. Pendant le sommeil profond, on observe des phases de haut niveau de synchronisation très proches de celles observées chez l’humain. D’autre part, le rat possède les capacités cognitives et les facultés de se concentrer sur une tâche qu’on ne retrouve pas chez la souris par exemple. Ils sont aussi très gourmand ce qui permet d’effectuer l’étude sans restriction alimentaire.
Impact de l’administration de la flunarizine sur le développement de la SLA liée à FUS dans un modèle murin
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système musculosquelettique
- Système nerveux
160 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue pour prélèvements, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles reçoivent la flunarizine par gavage quotidien pendant 14 jours, subissent des tests moteurs et un test d'anxiété, un électromyogramme sous anesthésie et une biopsie de l'oreille pour génotypage. Le projet cherche à savoir si cette molécule déjà commercialisée pourrait ralentir une forme de sclérose latérale amyotrophique liée au gène FUS, maladie sans traitement. Le porteur pose ce repositionnement comme une hypothèse et affirme que seul un modèle souris reproduit la complexité comportementale et nerveuse recherchée.
Objectifs
La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est la forme principale de maladie du motoneurone adulte (neurones localisés dans la moelle épinière et impliqués dans la transmission du signal moteur). La maladie du motoneurone principale chez l’enfant est l’amyotrophie spinale. Il existe des points communs au niveau génétique et fonctionnel entre ces deux maladies. Ces deux maladies entrainent une mort inévitable des patients et aucun traitement n’est actuellement disponible pour la SLA liée à la mutation du gène FUS. Des travaux récents ici d'une collaboration ont identifié une nouvelle molécule, la flunarizine, comme une molécule ayant un effet protecteur dans le contexte de l’amyotrophie spinale. La SLA et l’amyotrophie spinale partageant un certain nombre de points communs, y compris dans les mécanismes impliqués dans le développement de la maladie, il est raisonnable de faire l’hypothèse que la flunarizine puisse aussi exercer une action protectrice dans la SLA-FUS. C’est ce que nous voulons tester dans ce projet. La flunarizine possède une autorisation de mise sur le marché et est utilisée essentiellement pour des traitements de courte durée mais peut entrainer à forte dose des effets néfastes. Nos objectifs sont donc : (i) de déterminer la dose de flunarizine ayant un effet bénéfique (expression de gènes cibles) mais sans effet secondaire chez des souris sauvages (ii) de caractériser l’effet de la flunarizine sur les défauts moteurs établis dans un modèle murin de SLA-FUS.
Bénéfices attendus
La SLA FUS est une maladie fatale, sans traitement à l’heure actuelle. La flunarizine est une molécule disposant d’une autorisation de mise sur le marché qui a fait ses preuves dans un modèle murin modélisant une maladie ayant des similitudes avec la SLA. Notre projet pourrait amener les arguments expérimentaux pour repositionner la flunarizine pour le traitement de la SLA-FUS.
Procédures
Les animaux recevront un traitement (administration par gavage sur animal vigil afin de limiter les risques de fausse route) durant 14 jours, à raison de 1 fois par jour. La durée du gavage est d’environ 20 secondes. Nous réaliserons un suivi mensuel des capacités motrices (force musculaire). Ce test se passe en 3 session de 3 minutes maximum chacune, entrecoupées de phases de repos de 5 minutes. Les animaux seront toujours remis en groupe. Nous réaliserons un test d’anxiété 2 fois au cours de la vie de l’animal (avant le début du traitement et un mois après). Ce test se déroule sur une session unique de 5 minutes. L’examen du fonctionnement des muscles (EMG) durera environ 20 minutes et sera réalisée en fin de procédure, sur les souris anesthésiées afin d’éviter toute souffrance. Nous réaliserons un prélèvement d’un petit bout d’oreille (1mm de diamètre) lorsque les souris auront entre 7 et 10 jours ce qui entrainera une douleur légère et de courte durée.
Impact sur les animaux
Nous pourrions observer chez les souris traitées des fausses routes liées à l’administration du traitement, raison pour laquelle nous avons développé une grille spécifique de scorage afin de suivre chacune des souris dès le début du traitement. La molécule utilisée peut entrainer des problèmes musculaires lorsqu’elle est administrée à forte dose. Nous avons développé une seconde grille d’évaluation afin de nous assurer que les doses choisies ne sont pas néfastes. Nous pourrions également observer un stress causé par la passation du test moteur et du test d’anxiété. Un temps de repos sera systématiquement appliqué pour le test moteur qui nécessitent plusieurs passages successifs. Si nous remarquons que les souris sont fatiguées, nous espacerons les différentes sessions. La procédure d’électro myo gramme qui permet d’observer la présence ou non d'atteinte des muscles sera réalisée sous anesthésie, les souris ne ressentiront donc aucune douleur. Le prélèvement d’un morceau d’oreille pour définir le génotype de nos souris entrainera une douleur légère et brève.
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort pour réaliser les prélèvements et analyses.
Remplacement
Ce projet a pour but de déterminer s’il est possible d’utiliser la flunarizine pour contre carrer, ou du moins ralentir, le développement des troubles moteurs observés dans la SLA. Pour étudier cela, il est nécessaire d’utiliser un modèle animal qui reproduit à la fois la complexité comportementale (avec l’apparition possible des troubles de l’anxiété et des troubles moteurs) mais aussi une complexité structurelle du système nerveux, notamment avec les différents intervenants cellulaires retrouvés dans le système nerveux central chez l’Homme. La souris nous offre la possibilité de travailler avec ces deux niveaux de complexité.
Réduction
Le nombre d'animaux nécessaires à la bonne réalisation de ce projet a été calculé, d’après nos travaux préliminaires, de manière à obtenir des résultats statistiquement fiables et robustes. Par ailleurs, pour limiter le nombre total d’animaux générés, nous proposons ici de réaliser les analyses histologiques et moléculaires sur les mêmes animaux que ceux chez qui auront réalisé le suivi longitudinal. Pour limiter le nombre total d’animaux générés et améliorer nos connaissances de la maladie, nous proposons d’utiliser les mâles et les femelles. Par ailleurs, nous avons décidé de réaliser une première étude pour 1. vérifier que la flunarizine soit utilisable dans nos conditions d’expérimentations, 2. déterminer la dose de flunarizine que nous utiliserons ensuite et 3. diminuer le nombre de souris impliquées dans l’étude longitudinale (nous n’étudierons plus qu’une dose de flunarizine au lieu de trois si nous ne faisions pas cette première étude).
Raffinement
L’enrichissement de l’environnement des animaux (bâtonnets à ronger, coton compressé pour faire des nids, maisons de carton blanc), le maintien des interactions sociales (les souris sont gardées à plusieurs par cage tout au long de leur vie) et la surveillance quotidienne des animaux permettront d’assurer de leur bien-être et de détecter rapidement tout changement de comportement associé ou non à la pathologie étudiée afin qu’il puisse être pris en charge. Nous avons établi des points-limites clairs afin de pouvoir soustraire l’animal à la souffrance si nécessaire. Nous pourrons ainsi facilement déceler un éventuel comportement anormal. Toutes les approches expérimentales que nous souhaitons utiliser dans ce projet sont couramment réalisées dans notre laboratoire, ce qui limite fortement les risques de perte de tissus pour des raisons purement techniques. Par ailleurs, la procédure d’étude du muscle sera réalisée sous anesthésie gazeuse afin de réduire toute souffrance de l’animal et de réduire le stress lié à la manipulation.
Choix des espèces
Les modèles de souris transgéniques sont les plus appropriés à notre étude car ils présentent le niveau de complexité structurelle du cerveau et de la moelle épinière adéquat, une séquence de notre gène d’intérêt (Fus) bien concernée d’un point de vue phylogénétique et des capacités cognitives et motrices qui nous permettent d’évaluer des troubles retrouvés chez les patients. Les études seront réalisées sur des souris adultes (4 mois) car les patients souffrant de SLA liée à FUS présentent très rarement des formes juvéniles.