Système nerveux
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Modele preclinique de neuropathie – souris DIO-STZ
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2 550 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant des niveaux de souffrance modérés à sévères, 2 250 étant classées en souffrance sévère. Rendues obèses puis diabétiques par injection de streptozotocine, molécule que le porteur décrit comme "particulièrement toxique", elles subissent des prélèvements sanguins répétés et divers tests avant mise à mort pour prélever leurs organes. Le porteur reconnaît que ce projet "n'est pas le plus adapté en termes de réduction" et qu'un nombre important d'animaux est prévu du fait d'une mortalité attendue après l'injection. Il conclut que la culture cellulaire ne peut se substituer à la souris pour reproduire l'atteinte multi-organique du diabète.
Objectifs
Le diabète de type 2, associé à l’obésité, est associé à des atteintes nerveuses et rénales. Les atteintes nerveuses sont des conséquences invalidante du diabète détériorant la santé et la qualité de vie des patients. Elle se traduit par de l’incontinence, des désordres gastrointestinaux, des douleurs chroniques, des sensations de froid ou de chaud continues, une transpiration excessive, des défauts sexuels, une intolérance à l’effort ou encore des malaises. La conséquence la plus grave étant les altérations nerveuses au niveau cardiaque pouvant entrainer la mort. Les atteintes rénales touchent 20 à 40% des patients atteints de diabète. Elles peuvent entrainer une dialyse à vie dont le seul traitement consiste en la transplantation de nouveaux reins. Ces atteintes ont également des conséquences très importantes sur les fonctions cardiovasculaires augmentant le risque de maladies cardiovasculaires. Aujourd’hui, aucune stratégie thérapeutique efficace n’est envisagée dans le cadre de ses conséquences du diabète. Les seules stratégies envisagées sont le contrôle de la glycémie par les anti-diabétiques classiques et des recommandations diététiques et/ou le traitement par antidépresseurs dans le cas de la neuropathie. Ainsi, la mise en place d’un modèle animal diabétique présentant ces atteintes nerveuses et rénales permettrait aux clients de tester des molécules anti-diabétiques sur ces atteintes nerveuses et rénales ou bien de tester des molécules protégeant les reins et les nerfs.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra le développement de nouveaux médicaments ciblant les complications rénales et nerveuses du diabète. Ce projet permettra également un gain de connaissance sur le développement de ces complications associées au diabète.
Procédures
- Les animaux subiront des prélèvements répétés de sang à la veine caudale, en vigile et au sinus retroorbitaire sous anesthésie gazeuse ou locale au cours de l’étape de screening, en milieu de traitement, au cours du test de tolérance au glucose et de la mesure de la vidange gastrique, en respectant les recommandations éthiques. Les prélèvements de sang effectués en cours d'étude se feront en respectant les volumes ciculant et les périodes de récupérations pour les prélèvements uniques et répétés. - Les animaux subiront diverses types d’injection notamment lors de la phase d’induction avec la streptozotocine, molécule induisant le diabète, la phase de traitement, le test oral de tolérance au glucose, la mesure de l'éléctrocardioagramme et du débit de filtration glomérulaire. Les volumes d’administration respecteront les recommandations éthiques. -Les animaux seront stimulés au niveau des pattes arrières lors du test de sensibilité mécanique. Le nombre de mesures n'ira pas au delà de 5, avec une minutes de repos entre chaque mesure. Une phase d'habituation sans stimulation de 30 minutes sera prélalablement effectuée - Les animaux subiront des mise à jeun notamment avant le test de tolérance oral au glucose, la mesure du débit de filtration glomérulaire et l’euthanasie. - Les animaux seront isolés 2 à 18 heures lors de la mesure du débit de filtration glomérulaire et lors de la mise en cage à métabolisme. Enfin, lors de leur mise à mort, dans le but de récupérer leur cerveau, un prélèvement sanguin maximal sous anesthésie générale sera réalisé et les animaux seront perfusés avec de la saline et/ou de la formaline par injection intracardiaque sur coeur battant et la confirmation de la mort se fera par l’arrêt permanent de la circulation.
Impact sur les animaux
La molécule utilisée pour induire le diabète et les complications associées est particulièrement toxique et peut altérer l’état général de l’animal les quelques jours qui suivent l’injection. Une fois, l’état stabilisé il ne se détériore part au cours des 2 mois d'étude. Notre équipe SBEA ainsi que le personnel formé a mis en place la surveillance des signe cliniques afin d'anticiper la mort de l'animal et éviter sa souffrance prolongée et réaliser l'euthanasie dans les conditions éthiques. L’augmentation de la prise hydrique, de la production d'urine et des niveaux de glucose sanguins sont les caractéristiques du diabète. Le traitement testé sur ce modèle préclinique aura pour but d’améliorer leur diabète et les atteintes nerveuse et rénale. Aucun effet indésirables est attendu au cours de la phase de traitement . Aucun effet indésirable est attendu après le test de tolérance au glucose et les prélèvements de sang associés ou l’électrocardiogramme. L’analyse de la sensibilité mécanique au niveau des pattes peut induire un inconfort ou possiblement une douleur. La mesure de la fonction rénale nécessitant une anesthésie isoflurane et une injection intraveineuse a des conséquences sur la prise alimentaire et hydrique les heures suivant le réveil, modifie la vision dans le cas de l’injection au sinus rétro-orbitaire, ou la survie si l’animal ne répond pas bien à l’anesthésie. Enfin, la cage métabolique, où l’animal est isolé et dans une cage sans litière peut induire un stress et modifier le comportement de l’animal.
Devenir
Tous les animaux sont euthanasiés à la fin de la procédure afin de réaliser la collecte d'organe nécessaire aux analyses qui permetrront de valider ou non l'efficacité des traitements testés.
Remplacement
Le diabète est une pathologie touchant de nombreux organes et la neuropathie et la néphropathie sont des conséquences de ce dérèglement multi organique qui se passe de façon séquentiel dans un ordre bien précis lors du développement de la maladie. Pour trouver un traitement efficace ciblant ces deux comorbidités, l'utilisation d'un modèle animal est nécessaire pour mimer à la fois l'atteinte multi-organique et l'évolution de la pathologie au cours du temps. La culture de neurones et de cellules rénales peut être envisagée dans un premier temps et constitue un des axes de recherche et développement de la société. Cependant cette méthode, bien qu'elle puisse diminuer l'utilisation d'animaux à des fins de recherche, ne pourra pas se substituer à l'utilisation de ces derniers puisque les commorbidités citées sont la conséquence de ce déréglement multi-organique. L'utilisation de la streptozotocine pour induire le diabète peut être également remplacé par l'utilisation d'animaux spontanément diabétique grâce à des mutations génétiques et sont des modèles auxquels la société s'attarde dans ses axes de recherche et développement.
Réduction
Ce projet n’est pas le plus adapté en termes de réduction. En effet, pour le modèle de souris obèses puis injectées à la streptozotocine, un nombre important d’animaux doit être envisagé pour l’injection de streptozotocine puisqu’un taux de mortalité et d’absence de réponse est attendu. Cependant, nous optimisons le nombre d’animaux utilisé en proposant de réaliser toutes les procédures nécessaires à la caractérisation de la pathologie ou sa résolution le cas échéant sur un même animal. De plus, nous réduisone également le nombre d'animaux utilisé dans le groupe dit sain, non malade puisqu'aucune mortalité n'est attendu dans ce groupe.
Raffinement
En termes de raffinement, les animaux obèses sont hébergés par 3 ou par 4 pour respecter les normes d’hébergement compte-tenu du poids et puisque la souris est un animal social. De l’enrichissement est également ajouté dans les cages d’hébergement afin que la souris puisse y faire son nid. Suite à l’injection de streptozotocine, l’état physique des souris est monitoré et scoré 2 fois par jour les 14 jours suivant l’injection de streptozotocine, c’est-à-dire jusqu’à stabilisation du phénotype diabétique. En cas de déshydratation, une injection sous cutanée de solution saline est envisagée. En cas d’hypothermie, l’animal peut être placé en armoire chauffante. Dans le cas d’atteintes sévères, l’animal est euthanasié. L’injection de solution saline en cas de déshydratation se fera selon les volumes d’injection saccepté éthiquement. Ces mêmes volumes seront utilisés lors de la phase de traitement.
Choix des espèces
La souris est un modèle bien connu pour l'étude du diabète.
Anomalies rétiniennes dans le syndrome DYRK1A
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192 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance déclaré léger. Modifiées pour reproduire le syndrome DYRK1A, elles subissent des imageries rétiniennes et une électrorétinographie sous anesthésie, avec pose d'électrodes, puis sont tuées avant réveil pour prélever cerveau et rétines. Le porteur présente les imageries comme sans contact et indique que la principale gêne tient au stress du transfert et à l'anesthésie. Il écarte le poisson zèbre, porteur de deux gènes proches, et conclut que la souris est l'espèce "la mieux adaptée".
Objectifs
Si l’augmentation d’expression d’un des gènes du chromosome 21 humain est considérée comme la cause de nombreux symptômes affectant les sujets atteints de trisomie 21, la diminution de son expression / de l'activité de la protéine codée par ce gène induit également des défauts de développement et de fonctionnement du système nerveux central. Le syndrome associé, initialement appelé MRD7, pour Retard Mental autosomal Dominant de type 7, a récemment été renommé syndrome DYRK1A. Il combine une déficience intellectuelle, une microcéphalie, des crises épileptiques et des troubles du spectre autistique. Trisomie 21 et syndrome DYRK1A sont également associés à des symptômes ophtalmologiques. Parmi eux, un épaississement rétinien a été observé chez les sujets trisomiques, et est retrouvé dans les modèles rongeurs. Aucune étude structurelle n’a encore été publiée en ce qui concerne les patients atteinst du syndrome DYRK1A, mais une pâleur du nerf optique a été rapportée. Elle pourrait être causée par un amincissement de la rétine, comme celui qui a été observé dans un modèle murin de la maladie. Dans ce dernier, une des deux copies du gène a été inactivée, ce qui conduit à une baisse d’expression de la protéine de 50%. Or chez les patients, on retrouve de nombreuses mutations ponctuelles n’affectant pas forcément le niveau d’expression de la protéine, ce qui peut influencer les symptômes – il y a de plus en plus d’indications que la quantité de protéine peut influencer sa répartition dans les cellules et/ou la répartition des protéines avec lesquelles elle interagit. Nous proposons donc d’étudier les conséquences de plusieurs mutations identifiées chez les patients, à travers la caractérisation ophtalmologique de modèles murins dans lesquels ces mutations ont été introduites.
Bénéfices attendus
Les données moléculaires disponibles pour certaines des mutations identifiées chez les patients atteints du syndrome DYRK1A laissent envisager des conséquences hétérogènes sur l’activité et/ou la stabilités des protéines mutées. Au niveau clinique, si nous mettons en évidence que ces différentes mutations conduisent à des changements rétiniens distincts et facilement détectables chez les patients, notamment à travers un examen rapide et non invasif (imagerie sans contact), on peut escompter une prédiction plus précise des conséquences de mutations nouvellement identifiées et donc une prise en charge adaptée plus précoce. Au niveau fondamental, disposer de données structurelles et fonctionnelles globales sur les rétines des différents modèles aidera à déterminer sur lesquels porter en premier nos efforts pour identifier l’impact sur les différentes populations neuronales de la rétine, une partie du système nerveux central dont la structure fine et régulière facilite les approches histologiques et fonctionnelles.
Procédures
La totalité des animaux (192) sera examiné par deux techniques d’imagerie rétinienne sans contact, la tomographie par cohérence optique (OCT) et le fond d’œil, qui sont complémentaires. Ces deux modalités seront pratiquées, après dilatation des pupilles (application d’une goutte de mydriatique par œil) sur une même anesthésie gazeuse (maximum de 15 minutes), destinée à obtenir l’immobilité durant l’examen. Deux tiers des animaux (128) seront examinés par électrorétinographie, qui permet d’évaluer la fonctionnalité de la rétine (durée de l’examen < 30 minutes). Après dilatation de la pupille, les animaux seront endormis par une injection intrapéritonéale d’anesthésique. Des électrodes de référence sous-cutanées seront insérées au niveau des joues et de la base de la queue, et des électrodes DTL (fins filaments souples conducteurs) placées sur les cornées. Pour les différents examens, les animaux seront placés sur des coussins chauffants pour maintenir leur température corporelle, et du gel ophtalmique appliquée sur les cornées pour les maintenir hydratée.
Impact sur les animaux
Les deux modalités d’imagerie, toutes deux sans contact, sont réalisées sur une courte anesthésie gazeuse (15 minutes au maximum), utilisée uniquement afin d’obtenir l’immobilité de l’animal. La seule nuisance en découlant est donc le stress lié au transfert de la souris de sa cage d’hébergement à la cage d’induction et l’exposition au gaz anesthésiant. L’euthanasie étant effectuée avant le réveil, la seule nuisance associée à l’électrorétinographie découle également de l’anesthésie (contention et injection intra-péritonéale).
Devenir
Tous les animaux seront mis à mort avant leur sortie d’anesthésie, soit à l’issue de l’imagerie (64), soit à l’issu de l’électrorétinographie (128), pour prélever cerveau et rétines pour les études histologiques ou moléculaires.
Remplacement
Il est impossible à l’heure actuelle d’obtenir une rétine complète in vitro. Obtenir des données structurelles et fonctionnelles facilement transposables à la clinique ne peut se faire que sur des modèles vertébrés, l’œil de invertébrés étant très différent dans son organisation. Le poisson zèbre ne peut être considéré ici, car il existe chez cette espèce deux orthologues de notre gène d’intérêt, ce qui rend délicat de reproduire l’impact d’une perte d’une copie ou de mutations ponctuelles. Le modèle murin hétérozygote est par contre bien caractérisé et reproduit de nombreux symptômes des patients atteints du syndrome DYRK1A. De plus, plusieurs lignées portant des mutations ponctuelles sont d’ores et déjà disponibles. La souris nous semble donc l’animal modèle le mieux adapté pour mener à bien le présent projet.
Réduction
Au cours d’une étude précédente portant sur des groupes de 12 mâles, nous avions constaté, chez les souris n’ayant qu’une copie fonctionnelle de notre gène d’intérêt, un net amincissement de la rétine ainsi qu’une réduction du nombre des vaisseaux sanguins, et un léger allongement des segments externes, effet miroir de ce que nous avons observé chez des souris ayant trois copies de ce gène. Un effectif de 12 mâles et 12 femelles par génotype permettrait de confirmer ces observations en ayant autant de femelles que de mâles pour chacun des génotypes, et de pouvoir détecter des variations d’amplitude des différents effets entre mutants. Nous n’avons encore effectué aucun enregistrement avec l’équipement électrorétinographique qui vient d’être récupéré auprès d’un autre laboratoire. En absence de données nous permettant d’estimer la dispersion des mesures dans nos conditions d’enregistrement, nous nous orientons vers les effectifs classiquement utilisés pour les études électrorétinographiques, avec 8 souris par génotype et par sexe. Afin de tirer au mieux parti des données acquises, nous utiliserons un test statistique permettant de considérer séparément les mesures obtenues sur les deux yeux d’un même animal, plutôt que leur moyenne, afin d'augmenter la puissance statistique.
Raffinement
Les animaux seront stabulés avec l’enrichissement classiquement utilisé dans notre animalerie (matériel de nidification). Les tests consistent en deux modalités d’imagerie non invasive (OCT et fond d’œil), ainsi que des enregistrements électrorétinographiques. Les deux premières procédures seront effectuées sur une même anesthésie gazeuse (15 minutes au maximum) afin d’obtenir l’immobilité de l’animal. Du gel ophtalmologique sera appliqué sur les deux cornées dès que l’animal sera endormi, ainsi qu’à la fin de la séance d’imagerie, afin d’éviter tout desséchement cornéen. L’animal sera placé sur un coussin chauffant pendant l’imagerie et jusqu’à son réveil, qui intervient très rapidement après une anesthésie courte comme ici. L’électrorétinographie nécessite une anesthésie plus longue et sans mouvements oculaires pouvant nuire à la stabilité des enregistrements, comme parfois observés sous isoflurane. Les animaux seront donc anesthésiés à travers l’injection intra-péritonéal d’un mélange de kétamine et de médétomidine, et maintenus sur un coussin chauffant avec du gel ophtalmique appliqué sur les deux cornées. Des électrodes DTL (fins filaments souples) seront préférés aux anneaux d’or souvent utilisés chez l’animal. Les animaux seront euthanasiés avant leur réveil par dislocation cervicale soit à la fin de l’imagerie (4 animaux par génotype et par sexe), soit après les enregistrements électrorétinographiques (8 animaux par génotype et par sexe).
Choix des espèces
Obtenir des données structurelles et fonctionnelles sur la rétine, facilement transposables à la clinique humaine, ne peut se faire que sur des modèles vertébrés, l’œil de invertébrés étant très différent dans son organisation. Parmi les espèces dans lesquelles l’inactivation ou la mutation ponctuelle d’un gène peuvent être facilement obtenues, le poisson zèbre ne peut être retenu, car il possède deux autres gènes très proches du gène d’intérêt, rendant délicat la modélisation d’une perte de copie ou d’une mutation ponctuelle de ce gène. Le modèle murin hétérozygote est par contre bien caractérisé et reproduit de nombreux symptômes des patients atteints du syndrome DYRK1A. Plusieurs lignées avec des mutations ponctuelles sont déjà disponibles. La souris nous semble donc l’animal modèle le mieux adapté pour mener à bien le présent projet. Les souris devant être sacrifiées à 8 semaines pour des prélèvements histologiques, l’évaluation ophtalmologique sera réalisée au cours de la 8ème semaine, les animaux étant euthanasiés avant le réveil de l’anesthésie. A cet âge, la morphologie de la rétine est bien établie et les réponses électrorétinographiques stables.
Mise au point d’une méthode de détection de l’interleukine 1 beta in vivo dans le cerveau de la souris
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
70 souris vont être utilisé·es, opérées sous anesthésie et tuées avant tout réveil, dans des procédures menées sans réveil. Un volet crânien est ouvert et des électrodes sont implantées dans le cerveau pendant trois à quatre heures sous anesthésie, avec administration d'une substance pro-inflammatoire pouvant aller jusqu'au choc septique, pour mettre au point un microcapteur mesurant une cytokine de la neuroinflammation. Le porteur présente cet outil comme un moyen futur de réduire le nombre d'animaux, les mesures actuelles étant destructrices. Il affirme que l'interaction entre système nerveux et système immunitaire ne peut pas encore être modélisée in vitro et que le recours à l'animal vivant est indispensable.
Objectifs
La neuroinflammation fait référence à un large spectre de réponses immunitaires du système nerveux central, impliquant non seulement les cellules résidentes du cerveau mais aussi des cellules immunitaires sanguines. Ces types cellulaires communiquent entre eux en libérant des cytokines, des molécules de signalisation cellulaire capable de moduler la neuroinflammation, en exerçant des actions aussi bien pro- qu’anti-inflammatoires. Une neuroinflammation excessive ou prolongée est au cœur d’un large éventail de pathologies neurologiques comme la maladie d’Alzheimer ou la sclérose en plaques, ou les agressions cérébrales aiguës comme les accident vasculaires cérébraux ou les traumatismes crâniens. Pour mieux comprendre le rôle de la neuroinflammation dans les maladies neurologiques, il est nécessaire de disposer d'outils efficaces pour monitorer la neuroinflammation in vivo. La mesure des concentrations de différentes cytokines pro- et anti-inflammatoires in vivo est une stratégie importante pour comprendre l'état neuroinflammatoire du cerveau. Les techniques actuelles pour doser les cytokines sont destructrices et impliquent la mise à mort de l’animal pour obtenir une seule mesure. Elles ne permettent pas de suivre ces concentrations dans le temps. Les techniques d'imagerie cérébrale sont mal adaptées au suivi des cytokines cérébrales car il n'existe pas de marqueurs spécifiques. Nous proposons ici de développer des microcapteurs électrochimiques qui peuvent être implantés dans le cerveau avec une perturbation limitée du tissu nerveux, qui détecteront spécifiquement les cytokines clés dans le cerveau vivant et suivront leurs concentrations dans le temps. Cette approche reposera sur le développement de polymères à empreintes moléculaires. Ils peuvent être déposés à la surface d'une électrode et lorsque la molécule ciblée se lie au polymère, des modifications électrochimiques peuvent être mesurées.
Bénéfices attendus
Ce projet permettra de valider in vivo l’utilisation d’un nouvel outil de monitorage de l’IL1b chez la souris. Si nos microélectrodes sont bien sélectives et sensibles à l’IL1b in vivo, elles seront mises à disposition de la communauté scientifique pour permettre des mesures longitudinales qui se substitueront avantageusement aux mesures destructives réalisées actuellement qui ne permettent qu’une mesure ponctuelle impliquant la mise à mort de l’animal. Ainsi, ce nouvel outil devrait considérablement stimuler la rechercher sur l’IL1b et sur les mécanismes de la neuroinflammation. La capacité de mener des expériences de monitorage pouvant décrire l’intégralité d’une cinétique pendant plusieurs heures chez le même animal permettra de réduire le nombre d’animaux qui était nécessaire jusqu’à présent pour décrire le décours temporel d’un phénomène biologique.
Procédures
Réalisation d’un volet osseux crânien et implantation d’électrodes intracérébrales sous anesthésie générale et analgésie. La durée totale de l’expérimentation sous anesthésie est de 3-4 h.
Impact sur les animaux
Ce projet est entièrement réalisé sur des animaux anesthésiés sans réveil. Les nuisances sur le bien-être animal sont donc très réduites. L’administration lipopolysaccharide est pro-inflammatoire et peut conduire à une baisse de la pression artérielle, une baisse de la résistance vasculaire périphérique, compensée en partie par une augmentation du rythme cardiaque. Cet effet peut aller jusqu’au choc septique. Cependant, ces possibles effets néfastes seront toujours induits sous anesthésie et analgésie.
Devenir
Mise à mort de tous les animaux en fin de chirurgie en raison du caractère invasif de la procédure
Remplacement
Les phénomènes de neuroinflammation reposent sur l’interaction entre le système nerveux central et le système immunitaire sanguin périphérique. Cette interaction ne peut pas encore être modélisée in vitro. Dans les tranches de cerveau, notamment, les capillaires sanguins sont découpés et le flux sanguin est absent. Pour cette raison, le recours à l’animal vivant est indispensable à la fois pour mettre au point des outils d’investigation in vivo comme c’est le cas ici, et pour mener des expériences scientifiques de monitorage de cytokines, qui est l’objectif de cette mise au point.
Réduction
Notre plan d’expérience est prévu avec un nombre d’animaux minimal de 10 souris (incluant deux expériences non concluantes par groupe à cause de biocapteurs cassés ou décès en cours d’anesthésie) permettant d’effectuer des comparaisons statistiques. L’approche statistique consiste à pratiquer une analyse de normalité et une analyse de variance. Pour réduire le nombre d’animaux total utilisé pour chaque procédure, nous pratiquerons une analyse de puissance dès l’obtention de six mesures concluantes indépendantes. Cette approche estimera le nombre minimal d’expériences permettant de mettre en évidence un effet statistiquement significatif, en fonction de l’effet mesuré expérimentalement. Notons que des comparaisons statistiques seront pratiquées dès l’obtention de six mesures indépendantes et si l’effet attendu est déjà significatif, les expériences seront arrêtées sans utiliser la totalité des 10 animaux par groupe.
Raffinement
Pour prévenir la douleur, un traitement analgésique est prévu avant et pendant la chirurgie. Il consistera en une injection intrapéritonéale de buprenorphine et de lidocaïne pratiquées 30 min avant l’incision de la peau. Concernant l'angoisse infligée à l'animal, elle est réduite par un hébergement par groupes de deux à trois dès l’arrivée au laboratoire et par l’insertion d’un enrichissement dans les cages d’hébergement (tunnel de plastique rouge, matériau de nidification). Tout au long du projet et dès la réception des animaux, des points limites sont appliqués afin de mettre fin aux souffrances des animaux si cela s'avère nécessaire.
Choix des espèces
La souris C57 Bl6/J est une espèce qui a été largement caractérisée en neuroscience. Cette souche de souris a servi de fond génétique à la création de la souris C57BL/6J-Il1bem2Lutzy/Mmjax déficiente pour l’IL1b. Les procédures permettant de réaliser cette mesure chez la souris ont été décrite dans la littérature et serviront de base à notre approche expérimentale. Souris adultes de 7-12 semaines pour bénéficier d'une taille maximale
Impact du stress néonatal de séparation maternelle dans les neuropathies induites par constriction chronique du nerf sciatique.
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
120 rats vont être utilisé·es, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. La moitié est séparée de sa mère trois heures par jour du deuxième au douzième jour après la naissance, puis une partie subit la pose d'un manchon autour du nerf sciatique sous anesthésie, avant huit semaines de tests comportementaux quotidiens non précisés, pour étudier si un stress précoce aggrave une douleur chronique. Le porteur indique que la chirurgie provoque une douleur chronique et de possibles comportements anxieux et dépressifs, et tue les animaux en fin d'étude parce que leur état anxieux les rend inutilisables ailleurs. Il affirme qu'aucun modèle in silico ou in vitro ne reconstitue les réseaux neuronaux impliqués et que la séparation maternelle ne peut être reproduite que sur un modèle vivant.
Objectifs
Les données cliniques suggèrent que la prématurité impacte le développement du système nerveux, modifiant plusieurs paramètres neurologiques à l’âge adulte. La séparation maternelle néonatale (SMN) chez le rongeur est un modèle de stress reflétant la prématurité humaine et induisant des altérations nociceptives, une anxiété accrue, ainsi que des troubles des comportements sociaux. Cependant, l’impact de la SMN sur le développement de douleurs chroniques reste méconnu. Nous faisons en effet l’hypothèse que la SMN constitue un facteur aggravant dans le cas de douleurs chroniques, aussi bien au niveau des symptômes sensoriels qu’émotionnels et cognitifs. Dans ce contexte, nous caractériserons à l’âge adulte les réponses sensorielles, les comportements anxieux et dépressifs et les capacités cognitives des animaux SMN suite à l’établissement d’une neuropathie. Ce modèle n’a encore jamais été étudié chez des animaux ayant subi au préalable une SMN. La mise en place d’une douleur chronique suite à un stress précoce pourrait en effet favoriser l’apparition de comorbidités anxio-dépressives aggravées et d’ordinaire non détectables chez des rats contrôles soumis à ce modèle de neuropathie.
Bénéfices attendus
Le modèle de séparation maternelle néonatale a permis de décrypter nombre de mécanismes et d’altérations du système nerveux qui sont retrouvés chez les enfants prématurés humains. Dans ce cadre, cette étude permettra de mieux comprendre l’impact d’un stress néonatal (i.e. une séparation précoce avec la mère) associé à une neuropathie au niveau des réponses sensorielles, comportements anxieux et dépressifs et des capacités cognitives. Ce modèle n’a encore jamais été étudié chez des animaux ayant subi au préalable une SMN. La mise en place d’une douleur chronique suite à un stress précoce pourrait en effet favoriser l’apparition de comorbidités anxio-dépressives aggravées et d’ordinaire non détectables chez des rats contrôles soumis à ce modèle de neuropathie.
Procédures
La moitié des animaux seront soumis au protocole de SMN et seront séparés de leur mère 3 heures par jour du deuxième au douzième jour postnatal. Une partie des animaux subiront une chirurgie de 5 à 10 minutes sous anesthésie générale et analgésie. Afin d’évaluer l'évolution des animaux, ils passeront des tests de comportements dont la durée varie entre 5 et 30 minutes, une fois par jour pendant 8 semaines.
Impact sur les animaux
Le modèle de SMN chez le rat est un modèle classique de stress psycho-social et a donc des conséquences sur le comportement des animaux. La SMN induit également au niveau comportemental une anxiété accrue chez la mère. La chirurgie du cuff provoque le développement d'une douleur chronique chez l'animal, ainsi que de potentiels comportements anxieux et dépressifs. Les tests de comportements prévus sont courts (de 5 à 30min) et n’induisent qu’un stress mineur chez l’animal.
Devenir
A la fin de l’étude les animaux utilisés seront mis à mort car leur état anxieux n’est compatible ni avec une autre étude ni avec un replacement. Les animaux surnuméraires des portées seront utilisés pour d’autres projets de l’équipe.
Remplacement
Les comportements sociaux, cognitif et la douleur étant des processus intégrés impliquant différentes composantes sensorielles, cognitives et émotionnelles, ce projet nécessite l’étude d’un système intégré et mature, il est donc actuellement impossible de se passer de sujets vivants dotés d’un cortex développé. Il n’existe pas encore de modèles alternatifs in silico ou in vitro capable restaurer les réseaux neuronaux impliqués dans le comportement observé. La séparation maternelle ne peut être mimer qu’en utilisant un modèle animal.
Réduction
Le nombre d’animaux prend en compte les risques liés à la chirurgie et les variabilités entre les animaux nécessitant un certain nombre pour obtenir des résultats statistiquement significatifs. Nous chercherons également à mettre en évidence des différences entre les mâles et les femelles, qui ont été démontrées pour les réponses à la douleur et dans différents modèles de stress précoce.
Raffinement
A leur arrivée, les femelles gestantes sont laissées 1 semaine dans l'animalerie pour acclimatation. Durant la SMN, les ratons sont placés sous lampes chauffantes afin d’éviter toute hypothermie. Les animaux sont hébergés encages collectives afin de préserver les interactions sociales avec leurs congénères et ont constamment à disposition de la frisure pour un nid, un bâton à ronger et un tunnel. Les animaux sont suivis quotidiennement afin d’être alertés dès les premiers signes de dégradation du bien-être animal en portant une attention particulière à tout changement de l’état général ainsi qu’à l’état comportemental. Dans ce cas, des aliments humides seront mis à disposition dans les cages pour faciliter la prise alimentaire. Les chirurgies se feront sous anesthésie avec une analgésie pré- et post-opératoire, et les animaux seront observés quotidiennement en respectant les points limites fixés avant de la chirurgie et en portant une attention particulière à tout changement de l’état général ainsi qu’à l’état comportemental des animaux. Les tests nociceptifs sont effectués après une semaine d’habituation afin de réduire le stress.
Choix des espèces
Nos précédentes études étant réalisées sur le rat, nous conserverons ce modèle qui est bien caractérisé sur le plan comportemental. Le modèle de séparation a déjà été bien décrit et caractérisé chez cette espèce, permettant ainsi de confirmer la robustesse des résultats obtenus. La séparation maternelle aura lieu du deuxième au douzième jour postnatal. La procédure commencera quand les animaux seront adultes donc à partir du quarantième jour postnatal.
Imagerie fonctionnelle de la partie intracrânienne du nerf optique chez la souris
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
132 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Chacune subit une chirurgie crânienne d'une heure pour implanter une lentille au-dessus du nerf optique, une partie recevant en plus des injections dans l'œil ou dans le péritoine, puis elles sont observées éveillées ou anesthésiées jusqu'à dix fois sur un an sous stimulation visuelle, avant d'être tuées pour prélever le cerveau, afin d'étudier le couplage entre activité nerveuse et flux sanguin dans le nerf optique. Le porteur signale une douleur postopératoire de trois jours, une inflammation possible de l'œil après l'injection virale et un stress lié à l'imagerie chez l'animal éveillé. Il affirme que l'étude du flux sanguin exige un "animal entier" et que les données in vitro se sont révélées inutilisables faute de circulation.
Objectifs
L’hyperémie fonctionnelle est un réflexe déclenché par l’activation neuronale qui aboutit à une augmentation locale du flux sanguin. Ce réflexe, qui est à la source de l’imagerie fonctionnelle cérébrale de type fIRM chez l’Homme, met en cause un ensemble de mécanismes impliquant différentes cellules: les cellules endothéliales, les cellules musculaires lisses, les astrocytes et les neurones. Le poids des différentes voies de signalisations mises en jeu reste controversé. S’il a été particulièrement étudié au niveau de la substance grise, très peu de données expérimentales concernent la substance blanche. Le nerf optique, dans sa partie intracrânienne, est un modèle de substance blanche complètement inexploré. Le but du projet est d’analyser les bases cellulaires de l'hyperémie fonctionnelle dans le nerf optique. Nous souhaitons plus précisément caractériser les différents types cellulaires participant à la régulation de ce phénomène. Pour cela, nous irons étudier dans le nerf optique de souris, les liens entre les réponses cellulaires et vasculaires, suite à des stimulations visuelles.
Bénéfices attendus
Notre projet permettra de caractériser le signal de sortie des cellules ganglionnaires au niveau de la partie intracrânienne et myélinisée du nerf optique in situ. Nous étudierons 3 paramètres quantitatifs du nerf, jusqu’alors inaccessibles : la propagation électrique du signal nerveux, le couplage neurovasculaire et la réponse métabolique du nerf au cours d’une stimulation visuelle physiologique. Cette approche, jamais tentée précédemment, sera établie chez l’animal normal, aboutissant à l’établissement d’un nouvel outil préclinique. Ceci pourra amener, dans un deuxième temps et dans le cadre d'une nouvelle demande, à utiliser cet outil pour comparer le fonctionnement du nerf optique intracrânien normal et pathologique.
Procédures
Une partie des animaux (44souris) recevront 3 injections intrapéritonéales rapides pour induire le modèle (1/jour pendant 3 jours). L'injection ne dure que quelques secondes. Tous les animaux subiront une seule procédure chirurgicale d’une heure sous anesthésie gazeuse et en conditions stériles. La procédure consistera en l’implantation d’une fine lentille au-dessus du nerf optique. Pour cela les animaux recevront des doses d’analgésiques avant et après la chirurgie. Une partie des animaux (48 animaux) recevra une unique injection virale intravitréenne de virus adéno associés (AAV) dans un seul œil, sous anesthésie gazeuse. La procédure d’injection dure environ 10 minutes. Les animaux seront observés en microscopie biphotonique éveillés, sédatés ou anesthésiés. Les animaux observés éveillés effectuent au préalable une habituation progressive de plusieurs jours au poste d’enregistrement. Les sessions d’enregistrements durent au maximum 2 heures. Les animaux reçoivent juste avant l’enregistrement une injection de colorants en intra veineux. Durant les sessions, les animaux peuvent être soumis à des stimulations visuelles de 1 à 30secondes : grille contrastée sur un écran placé devant l’œil de l’animal. Les animaux seront observés jusqu’à 10 fois selon les observations, durant l’année qui suit la procédure chirurgicale. Après les sessions d'imagerie, une partie des animaux (12 souris) est euthanasiée par une méthode réglementaire sous anesthésie pour pouvoir prélever leurs cerveaux. A la fin du projet tous les animaux sont euthanasiés.
Impact sur les animaux
L'injection intrapéritonéale pourra induire une perte de poids (rarement supérieur à 10% du poids initial, après le dernier jour d’injection) ainsi qu'un stress et une douleur au point d'injection. L'acte chirurgical pourra provoquer une inflammation locale au niveau du site opéré (crâne) ainsi qu'une douleur durant les trois jours suivants la chirurgie. L'injection de virus adéno associés dans le vitré de l'œil peut entrainer une inflammation de l’œil. L'imagerie peut provoquer un stress durant le temps de l'expérience particulièrement chez l'animal éveillé. Il existe un faible risque de mauvaise réaction à l’anesthésie.
Devenir
Les animaux sont tous euthanasiés à la fin du projet, selon différentes méthodes en fonction des besoins expérimentaux, pour vérifier l'exactitude des données obtenue en imagerie.
Remplacement
Jusqu’à présent, le nerf optique a été étudié in vitro. Toutes études métaboliques et celles s’attaquant à la régulation du flux sanguin nécessitent de travailler chez l’animal entier et normal. En effet, une grande partie des données obtenues in vitro se sont révélées non utilisables en recherche clinique puisqu’il qu’il n’y a plus de flux sanguin sur les modèles in vitro.
Réduction
Le nombre de 132 animaux a été estimé sur la base d’expérimentations similaires effectuées précédemment au sein de notre équipe ainsi que par des logiciels de statistique. Par ailleurs, nous nous engageons à réduire l'utilisation d'animaux autant que possible en observant plusieurs fois les mêmes animaux et en développant des analyses statistiques robustes pour une interprétation fiable des résultats.
Raffinement
Durant notre projet, nous prêterons attention à raffiner la méthodologie utilisée : - en améliorant les conditions expérimentales par l'administration d'anesthésiques et analgésiques chaque fois que nécessaire - en introduisant des points limites à chaque acte expérimental qui permettent d'éviter toute souffrance à l'animal et son euthanasie lorsque celle-ci ne peut être prise en charge - en garantissant des conditions d'hébergement appropriées aux animaux (ajouts d'enrichissements dans les cages et contrôle stricte des paramètres environnementaux) - en effectuant une surveillance quotidienne du bien-être des animaux, par un personnel formé et une surveillance régulière par un membre de la structure du bien être animal.
Choix des espèces
Il n'existe pas de méthode alternative possible à l'utilisation d'animaux vivants dans l’étude du couplage neurovasculaire. La souris est la seule espèce de mammifère chez laquelle il est aisé de générer des animaux transgéniques. Les souris seront utilisées entre P45 et 2 ans. Il est nécessaire d’utiliser des animaux chez lesquels les processus régulant le couplage neurovasculaire sont matures. Les souris sont identifiées par tatouage aux pattes et génotypées après une biopsie de l’extrémité distale de la queue.
Etude de l’effet de différentes molécules ciblant les récepteurs à peptide RFamide sur la modulation de la nociception chez la souris
- Recherche appliquée
- Troubles sensoriels
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
3 020 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger à modéré, réparties entre deux établissements. Selon les protocoles, elles reçoivent des injections répétées et subissent des tests de douleur par immersion de la queue dans l'eau chaude, pression sur la queue, filaments de Von Frey ou plaque froide, certaines après une chirurgie de constriction d'un nerf, pour tester des molécules ciblant des récepteurs de l'hypersensibilité à la douleur. Le porteur décrit un abaissement du seuil douloureux, des inflammations aux points d'injection et de suture et des troubles de la locomotion et de l'alimentation. Il affirme que l'évaluation de la douleur n'est "réalisable que sur l'animal entier" et présente la souris comme "incontournable" en neurosciences.
Objectifs
La douleur chronique est un problème de santé publique majeur. Elle diminue la qualité de vie des patients et son traitement a un impact économique considérable. Bien que des progrès importants aient été réalisés dans la compréhension des mécanismes de la douleur, peu de progrès ont été faits dans le développement de nouveaux analgésiques. Dans le cadre d’une douleur modérée à sévère, les opiacés restent à ce jour le moyen le plus efficace de traiter ces douleurs. Par contre, leurs effets indésirables sont nombreux, dont notamment la tolérance analgésique caractérisée par une diminution au cours du temps de l’effet du traitement nécessitant une augmentation des doses pour soulager le patient. La prise chronique d’opiacés entraîne également le développement d’une hypersensibilité à la douleur. Il y a donc des points communs entre l’hypersensibilité induite par les opiacés et le développement de l’hypersensibilité induite par les douleurs chroniques. Nos résultats récents indiquent que les récepteurs à neuropeptides RFamide sont impliqués dans ces phénomènes. Ce projet est un projet de recherche préclinique qui vise à développer de nouvelles voies thérapeutiques analgésiques peu ou pas caractérisées jusqu'à présent. Pour ce faire, nous avons récemment identifié des composés capables de bloquer sélectivement ces récepteurs à neuropeptides RFamide impliqués dans l’hypersensibilité. L’évaluation de l’activité de ces molécules dans différents modèles de douleur chez la souris nous permettra de mieux comprendre le rôle de chaque récepteur dans la modulation de la perception de la douleur et le développement de l’hyperalgésie. Ainsi il nous sera possible d’envisager le développement de nouveaux traitements de la douleur plus sûrs et présentant moins d’effets secondaires que les traitements existants. Le même projet est déposé dans deux établissements utilisateurs pour des raisons de disponibilités d’équipements scientifiques dont le planning des utilisations n’est pas connu à ce jour. Toutefois, le nombre d’animaux annoncé : 3020, sera utilisé sur l’ensemble des deux établissements.
Bénéfices attendus
Dans l’ensemble, les résultats de ce projet, combinés aux résultats obtenus par l’approche génétique, permettront d’affiner le rôle de chacun de ces récepteurs à neuropeptides RFamide et de leurs ligands endogènes (molécules naturellement synthétisées par les neurones pouvant s’y fixer) dans la modulation de la nociception, c’est-à-dire de la perception de stimulus douloureux et dans le développement de l’hyperalgésie induite par les opiacés et les douleurs persistantes. Ils pourraient permettre à terme d’établir de nouvelles stratégies thérapeutiques pour le traitement de la douleur.
Procédures
Gestes techniques subit par animal selon la procédure et le groupe auquel il appartient : PE1 : Injection composé x5 (10 secondes) / 10 tests Tail Immersion Test (TIT) d’une durée de 30 secondes / 10 tests Tail Pressure test (TPT) d’une durée de 30 secondes PE2 : Injection é x20 (10 secondes) / 15 tests TIT d’une durée de 30 secondes / 15 tests TPT d’une durée de 30 secondes PE3 : Injection x5 (10 secondes) / 10 tests TIT d’une durée de 30 secondes / 10 tests TPT d’une durée de 30 secondes PE4 : Groupe 1 : Injection x6 (10 secondes) / 10 tests TIT d’une durée de 30 secondes / 10 tests TPT d’une durée de 30 secondes Groupe 2 : Injection x9 (10 secondes) / 14 tests TIT d’une durée de 30 secondes / 14 tests TPT d’une durée de 30 secondes PE5 : Groupe 1 : Chirurgie CCI (20 minutes) / Injection x10 (10 secondes) / 15 tests du Von Frey d’une durée de 20 minutes / 15 tests de la plaque froide d’une durée de 5 minutes Groupe 2 : Chirurgie CCI (20 minutes) / Injection x10 (10 secondes)/ 15 tests du Von Frey d’une durée de 20 minutes / 15 tests de la plaque froide d’une durée de 5 minutes PE6 : Chirurgie incisionnelle (5 minutes) / Injection (10 secondes) x7 / 10 tests du Von Frey d’une durée de 20 minutes / 10 tests du plantar d’une durée de 15 minutes PE7 : Groupe 1 : Injection ITH sous anesthésie générale gazeuse (10 minutes anesthésie comprise) / 11 tests TIT d’une durée de 30 secondes Groupe 2 : Injection ICV sous anesthésie générale gazeuse (10 minutes anesthésie comprise) / 11 tests TIT d’une durée de 30 secondes PE8 : Injection composé (10 secondes) x1 / Injection anesthésie générale x1 (10 secondes) / injection analgésie locale x1 (10 secondes) / Ouverture thoracique (30 secondes) / Prélèvement de sang (30 secondes) / Perfusion / Prélèvement du cerveau PE9 : Injection composé (10 secondes) x1 / Prélèvement sanguin sur animal vigile (30 secondes)
Impact sur les animaux
Les effets indésirables pouvant apparaitre après application de nos procédures, sont l’abaissement du seuil douloureux, l’apparition d’inflammation / œdème / infection au niveau des points d’injection ou des sutures chirurgicales, comportements anormaux, problème de locomotion, d’alimentation. Nous pouvons aussi nous attendre à une amélioration du niveau de douleur pour les molécules qui s’avéreront efficaces.
Devenir
Les animaux sont mis à mort à l'issue de chaque procédure. Aucune réutilisation d'animaux n'est possible du fait de l'administration de substances pharmacologique et des modèles de douleur subit par les animaux qui mettraient en cause les résultats d'une nouvelle procédure si elle était réalisée.
Remplacement
Les molécules testées in vivo sont au préalable sélectionnées sur la base d’évaluations in vitro afin de déterminer leur affinité et leur activité sur le récepteur d'intérêt ainsi que leurs caractéristiques physicochimiques. Ces expériences permettent de limiter fortement le nombre de molécules à tester sur l'animal. Cependant l'évaluation de leurs effets sur la nociception n’est réalisable que sur l’animal entier ; il n’existe, à ce jour, pas de modèles in vitro permettant de réaliser ce travail. Nous avons choisi la souris pour pouvoir comparer les résultats obtenus avec le phénotype des souris knockout pour les différents récepteurs RFamide disponibles au laboratoire dans les mêmes modèles de douleur.
Réduction
En raison de la variabilité dans les différentes expériences prévues et de nos résultats antérieurs, le nombre d’animaux est limité à 10 par groupe afin d’obtenir des résultats statistiquement exploitables. L’évaluation préalable in vitro de nos molécules permet de réduire grandement le nombre de molécules à évaluer in vivo et par conséquent réduit également fortement le nombre d’animaux nécessaires pour leur évaluation. Les expériences seront menées sur les mâles et étendues aux femelles dans les modèles de douleur les plus pertinents.
Raffinement
Les animaux sont hébergés en cohorte, dans un milieu enrichi, et observés quotidiennement par l’expérimentateur, ou une personne compétente dans un établissement agréé de façon à maximiser leur confort et limiter une quelconque souffrance. Les souris sont habituées à l’expérimentateur et à l’expérimentation afin de limiter leur angoisse et le stress. Pour chacune des procédures, des points limites adaptés ont été définis selon les directives éthiques indiquées par l’association internationale pour l’étude de la douleur et après concertation auprès de la structure chargée du bien-être animal. Dès que cela est possible, les gestes douloureux sont réalisés sous anesthésie générale, accompagnées d’une analgésie locale et sur tapis chauffant afin d’améliorer le confort de l’animal. Le réveil se fait individuellement en cage propre sous lampe chauffante.
Choix des espèces
Les objectifs du projet consistent à étudier les effets de ligands des récepteurs RFamide sur l’hyperalgésie induite par les opiacées ou associée aux douleurs persistantes. Pour ce faire, il nous est indispensable de travailler sur un modèle entier et complexe prenant en compte les cascades de réactions, les voies de signalisation, la communication entre les organes afin d’être dans des conditions au plus proche de la complexité humaine. Le modèle murin présente une forte homologie structurale du cerveau avec l’Homme le rendant incontournable dans la recherche en neurosciences et notamment dans la compréhension des mécanismes de la douleur. En plus de sa proximité physiologique avec l’Homme, la souris possède également une forte homologie génétique faisant d’elle un bon modèle d’étude de la douleur. L’ensemble de nos expérimentations animales est réalisé sur des souris dont le fond génétique permet de visualiser au mieux le développement de l’hyperalgésie. Par ailleurs, c'est également ce fond génétique que nous avons utilisé pour générer des souris génétiquement modifiées pour les différents récepteurs RFamide, ce qui nous permettra de comparer les conséquences du blocage pharmacologique et génétique de ces différents récepteurs. A leur arrivée au laboratoire, les souris sont âgées de 6 semaines avec un poids allant de 25 à 30 grammes. Les animaux sont soumis aux procédures expérimentales à partir de 8 semaines, ce qui correspond à l’âge de la maturité sexuelle et à un développement complet du système nociceptif.
Evaluation de l’efficacité de l’injection de vecteurs thérapeutiques et de l’utilisation des ultrasons focalisés dans un modèle d’épilepsie néonatale liée au gène Kcnq2.
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
660 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance sévère. Porteuses d'une mutation du gène Kcnq2 responsable d'une épilepsie, elles reçoivent dès un à cinq jours de vie des injections de vecteurs dans le cerveau, sous anesthésie par le froid pour les nouveau-nés, puis des ultrasons focalisés déclenchent des crises et des tests de comportement évaluent leur développement, avant la mise à mort pour prélever le cerveau. Le porteur indique que les crises spontanées peuvent conduire à la mort de l'animal et décrit la séparation précoce d'avec la mère. Il affirme que les cellules isolées ne reproduisent pas un "cerveau entier" et présente cette lignée comme le seul modèle disponible de la maladie.
Objectifs
Des variants pathogènes dans le gène KCNQ2 provoquent une épilepsie chez l'Homme. Cette épilepsie se manifeste par de fréquentes crises durant les tous premiers mois de vie (avant 3 mois) et est accompagnée d'une détérioration des fonctions cognitives et motrices. Actuellement, il n'existe pas de traitement et les anti-épileptiques classiques sont inefficaces. Nous étudions une souris modèle porteuse d'un variant récurrent du gène KCNQ2 qui reproduit les caractéristiques principales de la maladie humaine. Nous parlerons d'une souris mutée hétérozygote pour Kcnq2. Ce modèle est le premier (et le seul pour le moment) qui puisse permettre de mieux comprendre la pathophysiologie de la maladie et de tester des approches thérapeutiques. Le projet comporte la stabulation d'animaux à phénotype dommageable, leur traitement par injection de vecteurs thérapeutiques et l'évaluation de leur phénotype sur le plan des crises d'épilepsie et du comportement. Les vecteurs thérapeutiques seront délivrés dans le cerveau de souris mutées hétérozygotes pour Kcnq2 par des injections intracerébrales entre 1 et 5 jours post natal ou par voie veineuse dès 15 jours post-natal. L’injection des vecteurs thérapeutiques dès P15 sera couplée à l’utilisation de la technique de FUS (ultrasons) permettant de faciliter l'entrée des vecteurs dans le cerveau. Nous avons pour objectif d'identifier un traitement qui apportera un bénéfice en terme de neurodéveloppement. Si le traitement est efficace, nos souris modèles devront présenter moins de crise mais aussi avoir un neurodéveloppement le plus normal possible. Nous réaliserons des tests de comportement afin d'évaluer le neurodéveloppement de nos souris.
Bénéfices attendus
Ce projet devrait permettre d'évaluer l'efficacité de nouvelles thérapies dans un modèle unique d'encéphalopathie épileptique. Si un vecteur thérapeutique s'avère efficace pour diminuer les crises d'épilepsie et pour améliorer les déficits cognitifs dans le modèle, les résultats serviront de base à une demande d'essai clinique dans l'espèce humaine avec les neuropédiatres collaborateurs de notre équipe.
Procédures
Dans ce modèle de souris, les interventions sont : - biopsie auriculaire pour identification et génotypage (maximum 5 minutes)- anesthésie pour réalisation des injections thérapeutiques (maxiumum 20 minutes) - anesthésie pour pose de puce RFID (maximum 20 minutes) - induction des crises d'épilepsie par ultrasons (une seule sois, habituation de 30 minutes et soumission aux ultrasons de maximum 40 s) - des tests de comportement : apprentissage, mémorisation et préférence sociale (selon les tests de comportement, la durée varie entre 1h et plusieurs blocks sur une semaine) - anesthésie profonde terminale (l’injection dure moins de 2 minutes)
Impact sur les animaux
Dans ce modèle de souris, les effets indésirables sont: - crises épileptiques spontanées conduisant à la mort de l'animal - séparation de la mère pour les nouveau-nés et les animaux de 15 jours pour l'injection et l'implantation de la puce pour les P15 - anesthésie sur glace pour les nouveau-nés avant injection et tatouage de la patte et à l'isoflurane chez les animaux de 15 jours avant injection ou implantation de la puce d'identification et avant perfusion terminale - biopsie auriculaire à l’aide d’un biopsy punch pour les animaux de 13 jours - injections thérapeutiques réalisées sous anesthésie- déclenchement des crises d'épilepsie par ultrasons - stress lié aux tests comportementaux - stress lié à la contention pour les injections avant perfusion et euthanasie des animaux de 15 jours
Devenir
Les animaux sont conservés pendant la durée de l'expérimentation (traitement, évaluation des améliorations phénotypiques) puis mis à mort afin de prélever le cerveau pour réaliser des analyses immunohistologiques et biochimiques (transcriptomiques et protéomiques). D'autres organes tels que le foie seront également prélevés afin de réaliser des contrôles supplémentaires de notre expérimentation et dans le but de réduire le nombre d'animaux utilisés.
Remplacement
Les épilepsies sont provoquées par des décharges inadaptées de cellules excitables en réseau. Les crises ainsi générées se traduisent, le plus souvent, par des mouvements anormaux. Pour étudier la pathologie dans toutes ses dimensions et espérer pouvoir produire des résultats qui seront transférables à l'espèce humaine, il est nécessaire d'avoir recours à un modèle animal car les cellules isolées ne récapitulent pas ce qui se passe dans un cerveau entier. Le gène Kcnq2 est très conservé entre la souris et l'Homme. Les tests phénotypiques sont bien développés dans cette espèce. Le modèle que nous utilisons est le premier et le seul disponible pour le moment pour cette pathologie. Avant que le modèle vivant ne soit utilisé, les vecteurs thérapeutiques candidats ont été testés sur des modèles cellulaires in vitro et dans des neurones dérivés de cellules souches pluripotentes induites. L'étude de l’impact d’un traitement par injection de vecteurs thérapeutiques sur les capacités d'apprentissage et de mémorisation ne peut être effectuée que sur l'animal vivant.
Réduction
Dans le but de permettre l’obtention de résultats significatifs à partir de nos recherches, chaque groupe de souris (traité ou placebo) doit être composé de 12 animaux. Avant que le modèle vivant ne soit utilisé, les vecteurs thérapeutiques candidats ont été testés sur des modèles cellulaires in vitro et dans des neurones dérivés de cellules souches pluripotentes induites. Par ailleurs nous prélevons le maximum d'organes (cerveau, foie, sang) sur la même souris afin de réduire le nombre d'animaux utilisé.
Raffinement
L'hébergement est adapté aux besoins physiques et physiologiques des animaux. Ils sont hébergés, au maximum par 5, dans des cages avec enrichissements (dôme et bandelettes de carton), eau et nourriture ad libitum. La température, la luminosité, l'environnement sonore et l'hygrométrie sont contrôlés. Les animaux sont hébergés dans une pièce avec peu de passage. Une affiche sera positionnée sur la porte indiquant le caractère sensible des souris, en particulier pour l'exposition sonore. Le personnel animalier et les utilisateurs seront formés et s’assureront de ne pas faire de bruit aux alentours des cages. La pièce de stabulation est directement située en face de la pièce d’expérimentation. Le change et le suivi seront réalisés par des personnes sensibilisées à la spécificité de cette lignée. La méthode d'administration du traitement la moins contraignante sera utilisée dans le cadre du respect de la douleur éventuelle et du stress de l’animal. Les crises d'épilepsie spontanées ou induites par les ultrasons durent quelques secondes et induisent généralement le décès de l'animal. Si la crise intervient en présence d'un expérimentateur, une stimulation des pattes et un massage du corps de l'animal permet de le sauver. La mère des nouveau-nés sera conditionnée aux manipulations et exposée aux odeurs qu’elle risque de rencontrer pendant 7 à 10 jours avant la procédure. Nous réalisons une anesthésie profonde des animaux avant les injections ou l'implantation de la puce. Pour les animaux nouveau-nés, nous profitons de l'anesthésie pour les identifier avec de l’encre sous une des pattes pour les différencier. Nous ferons le génotypage a posteriori sur prélèvement post-mortem afin de moins perturber les nouveau-nés et la mère. Les animaux de 15 jours injectés seront génotypés par prélèvement d’un morceau d’oreille à 13 jours qui permet de les marquer. Les animaux injectés à un stade ultérieur seront génotypés lors du sevrage. Nous instillerons un anesthésique local sur l'œil injecté et un gel oculaire sur l'autre cornée. La profondeur de l’anesthésie sera attestée par une respiration profonde et régulière, une absence de réflexe de retrait et palpébral chez les souris de 15 jours. Les tests de comportement présentent une phase d’habituation. Nous réalisons une anesthésie profonde ou euthanasie avant tout prélèvement de tissu
Choix des espèces
Les souris génétiquement modifiées sont un modèle qui permet de modéliser une pathologie humaine car il s'agit de mammifères disposant d'un répertoire génétique très similaire à celui de l'espèce humaine. La technologie de recombinaison homologue utilisée pour générer le modèle utilisé est parfaitement au point dans cette espèce et a permis de générer des centaines de modèles pertinents pour étudier les maladies humaines et pour développer des traitements spécifiques. Les injections de vecteurs thérapeutiques seront réalisées à différents stades : 2 groupes entre 1 et 15 jours post natal, deux groupes entre le sevrage et l'âge adulte - 1 à 5 jours post natal: pour un traitement en préventif - 15 jours post natal c’est-à-dire deux semaines avant l’apparition des premières crises - 30 jours post natal au moment des crises spontanées -90 jours post natal afin de voir si une injection tardive permet d’améliorer les capacités cognitives des souris
Effet de l’entrainement physique sur la santé cérébrale
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
140 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Elles courent sur un tapis pendant quatre à huit semaines pour induire une fatigue physique et mentale, puis subissent huit tests comportementaux non précisés, avant d'être tuées pour prélever leur cerveau, afin de mettre au point un modèle de fatigue cognitive liée au sport. Le porteur reconnaît que l'entraînement fatigue les animaux et que les tests provoquent un stress modéré. Il indique que ce projet mené avec trois industriels servira ensuite à tester un extrait végétal, et affirme que le modèle "ne peut pas être développé in vitro".
Objectifs
L'exercice intense et répété est associé à une fatigue cognitive. Un des objectifs des industriels est de développer des compléments alimentaires qui réduisent la fatigue cognitive associée à la pratique sportive intense et régulière. Ainsi, ce projet s’inscrit dans le cadre d’un partenariat entre 2 laboratoires académiques et 3 industriels afin de démontrer l’efficacité d’un extrait végétal sur les performances cognitives et la fatigue après un entrainement physique intense chez la souris ainsi que les mécanismes d’action. Cette partie de projet dont il est question dans cette demande d'autorisation de projet (DAP) vise à développer un modèle d’entrainement physique en utilisant un tapis de courses qui induit une fatigue physique et mentale. La suite de ce projet (qui sera soumis dans une autre DAP) sera de déterminer si la supplémentation nutritionnelle avec l’extrait végétal améliore ces états.
Bénéfices attendus
Le projet a pour objectif de mettre en place au laboratoire le modèle d’entrainement physique chez la souris afin de tester, par la suite, dans une autre DAP, l’effet d’extraits végétaux sur les paramètres mesurés dans ce projet. Ce projet s’inscrit donc dans le cadre de recherche portant sur la nutrition préventive et personnalisée. Les résultats attendus sont donc une amélioration des symptômes de troubles de la fatigue chez les souris et une amélioration des comportements anxieux et cognitifs. L'objectif général de ce projet est de valider l'efficacité d'un complément alimentaire en vue de réduire la fatigue cognitive associée à la pratique sportive intense et répétée.
Procédures
Les animaux réaliseront un entrainement physique pendant 4 ou 8 semaines après lequel ils effectueront 8 tests comportementaux qui durent au maximum 10 minutes afin d'évaluer leur fatigue physique ou mentale.
Impact sur les animaux
Les tests comportementaux induiront des stress modérés aux animaux le temps de ces dits tests qui ne durent pas plus de 10 minutes. L'entrainement physique des animaux induira une fatigue.
Devenir
Les animaux seront mis à mort pour récupérer le cerveau et réaliser des analyses immunohistochimiques.
Remplacement
Le modèle d’entrainement physique ne peut pas être développé in vitro. L’étude des comportements de type anxieux et dépressif, des performances cognitives et de la fatigue ne peuvent être réalisées que sur des animaux vivants ce qui rend impossible le remplacement de ceux-ci par des modèles in vitro.
Réduction
Le nombre d'animaux sera réduit au mieux en se basant sur des articles scientifiques qui ont montré par le biais de tests statistiques des différences entre plusieurs groupes. D’après les études scientifiques sur l’analyse de marqueurs comportementaux et cérébraux, nous estimons que 10 animaux par groupe expérimental sont nécessaires pour atteindre une signification statistique.
Raffinement
Toutes les précautions possibles seront prises afin de raffiner nos procédures et réduire au mieux la douleur (antalgique et sédation avant mise à mort) et l’inconfort (manipulation régulière et enrichissement de l’hébergement) des animaux. Les tapis de course que nous avons acquis insufflent de l’air pour encourager les animaux à courir et n’induisent pas de choc électrique comme la majorité des tapis utilisés. L’hébergement se fera à 5 souris/cage et l’environnement sera enrichi : igloo et carré de coton. Les expérimentateurs et soigneurs sont titulaires de leur certificat d’expérimentation animale niveau concepteur et/ou opérateur. Les expérimentateurs travaillent avec des animaux depuis de nombreuses années et sont très fortement sensibilisés au sujet du bien-être animal de par leur thématique de recherche (stress, anxiété, bien-être cérébral) et de par le travail de la cellule SBEA. La SBEA procède à des contrôles réguliers de respect des procédures et de bien-être des animaux.
Choix des espèces
Le modèle utilisé dans ce projet est la souris. La souris est un mammifère comme l’Homme, avec des cycles de reproduction rapides. Il est largement utilisé dans le champ de la cognition, ce qui permettra une comparaison de nos résultats avec les études antérieures. C’est un animal sur lequel les évaluations comportementales sont faciles à conduire et maitrisés au sein du laboratoire. Ce sont des animaux de petite taille (faciles à manipuler) et peuvent donc être facilement hébergés au sein de l’animalerie de l’unité. L'objectif du projet est d'améliorer la fatigue cognitive de sportifs adultes. Les souris mâles et femelles arriveront à l’animalerie à l’âge adulte (3 mois).
Développements méthodologiques et formations sur la plateforme imagerie par résonance magnétique (IRM) chez le rongeur
- Recherche appliquée
- Diagnostic des maladies
- Recherche fondamentale
- Éthologie / comportement / biologie animale
- Oncologie
- Système nerveux
Rats : 100
300 rongeurs, 200 souris et 100 rats, vont être utilisés, tous tués à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Chaque animal peut subir jusqu'à vingt séances d'IRM sous anesthésie, d'une durée maximale de quatre heures, parfois avec injection d'un produit de contraste, non pour répondre à une question précise mais pour mettre au point des protocoles d'imagerie et former de nouveaux utilisateurs de la plateforme. Le porteur signale les risques de l'anesthésie répétée, hypothermie, troubles cardio-respiratoires et non-réveil, ainsi qu'une douleur au point d'injection. Il indique développer d'abord les méthodes sur échantillons in vitro ou ex vivo et ne recourir à l'animal vivant que pour valider les protocoles.
Objectifs
L'imagerie par résonance magnétique (IRM) du petit animal est une technique non invasive et non destructive des tissus in vivo. Elle permet l'étude longitudinale et tri-dimensionnelle notamment du cerveau normal et pathologique. Les divers types de contrastes et de modalités structurelles, fonctionnelles et spectroscopiques font de l'IRM une technique de choix pour la recherche en neurosciences expérimentales. Les applications de l'IRM expérimentale sont notamment la caractérisation d'une cohorte d'animaux (phénotypage), le suivi longitudinal de la progression d'une maladie ou d'un traitement thérapeutique, la validation de nouveaux biomarqueurs d’imagerie. Un large spectre de protocoles d’imagerie standards mais aussi avancés et innovants est possible avec l'IRM petit animal. L’objectif de ce projet est large et consiste à : (i) Développer des méthodes spécifiques innovantes aux besoins des équipes de recherches (ii) Adapter des méthodes standards existantes aux besoins des équipes de recherches (iii) Pratiquer des sessions de formation aux nouveaux utilisateurs de la plateforme Pour atteindre cet objectif, des expériences sur animaux anesthésiés doivent être menées.
Bénéfices attendus
Ce projet présente des bénéfices à long terme. Du point de vue scientifique, ce projet permet à la plateforme de rester à la pointe de la technologie et d’appliquer de nouvelles méthodes pour répondre à des questions scientifiques diverses (phénotypage d'une cohorte d'animaux, le suivi longitudinal de la progression d'une maladie ou d'un traitement thérapeutique, la validation de nouveaux biomarqueurs d'imagerie). D’autre part, ce projet permet de mettre en place ou d’optimiser des protocoles d’imagerie déjà existants. A la fin de chaque étude, nous pouvons estimer sa faisabilité avec la méthode choisie et l’équipement disponible, ce qui permet de ne pas initier d’études impliquant un grand nombre d’animaux lorsque les résultats obtenus ne sont pas satisfaisants. Au contraire, l’acquisition de ces données préliminaires lorsqu’elles sont robustes et pertinentes peuvent être utilisées pour appuyer une demande de financement. Du point de vue humain, ce projet permettra au personnel d’acquérir de nouvelles compétences : la préparation de l’animal (si la formation initiale d’expérimentation animale est validée), connaissances techniques de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et des séquences, prise en main de la console IRM, traitement des données IRM.
Procédures
Les animaux, 300 au total incluant 200 souris et 100 rats, réaliseront des examens d'imagerie par résonance magnétique (IRM) sous anesthésie gazeuse avec ou sans injection dans la veine de la queue d’un agent de contraste à base de gadolinium selon le besoin de l’étude. La procédure IRM dure 4h maximum (de l’induction de l’anesthésie au réveil de l’animal). Les examens pourront être répétés jusqu’à 20 fois sur le même animal avec un délai de 24h minimum de récupération.
Impact sur les animaux
Différents risques sont identifiés : Risques liés à l’anesthésie : stress thermique (hypothermie), difficultés cardio-respiratoires, non récupération de la vigilance suite à la narcose Risque liés à l’injection intraveineuse de produit de contraste : douleur au point d’injection , hématome, saignement possible très localement
Devenir
Tous les animaux (300 au total, rats et souris confondus) peuvent être utilisés plusieurs fois dans le même projet : plusieurs examens par imagerie par résonance magnétique (IRM) avec ou sans injection de produit de contraste peuvent être réalisés sur le même animal. En fin de période de maintien (15 mois ou 20 examens IRM) ou en cas de points limites atteints les animaux seront euthanasiés.
Remplacement
Les développements méthodologiques et optimisations des protocoles IRM (imagerie par résonance magnétique) existants seront dans un premier temps réalisés sur des échantillons in vitro ou ex vivo (organe prélevé). Seules les méthodes nécessitant un organisme vivant complexe seront intégralement développées in vivo. Pour les autres méthodes, des tests in vivo seront réalisés en fin de processus afin de valider la méthode précédemment testée et développée sur des échantillons in vitro ou ex vivo.
Réduction
Le nombre d’animaux est réduit au maximum. Selon les études, entre 1 et 3 animaux par lots pourront être utilisés pour valider les protocoles. Un animal est le minimun nécessaire pour obtenir une preuve de concept en validant la faisabilité de la méthode et 3 animaux est le minimum pour calculer la moyenne et l’écart-type sur les mesures réalisées. Un maximum de 10 animaux par lots sera utilisé pour avoir un échantillon suffisant afin d’obtenir un échantillon plus représentatif. L’imagerie est de fait une méthode non invasive pouvant être répétée pour un suivi longitudinal, évitant ainsi certaines euthanasies à des temps de références d’intérêt en récoltant les données par ce moyen. Pour limiter le nombre d’animaux utilisés, nous favorisons la réutilisation d’animaux ayant déjà été utilisés dans d’autres études avec des procédures classées légères. Un total maximum de 300 animaux est prévu sur les 5 années de ce projet, dont 200 souris et 100 rats. La réalisation d’un examen IRM (imagerie par résonance magnétique) sur un animal permettra également de former une équipe directement sur son étude pilote et d’éviter d’utiliser des animaux seulement pour de la formation. Le but de ce projet étant plutôt de réaliser des études de faisabilité, nous n’envisageons pas de réaliser systématiquement des tests statistiques. La moyenne et écart type seront calculés (pour les groupes supérieurs à 3 animaux) pour avoir une référence et pourront être utilisés à posteriori pour des calculs de puissance pour les études ultérieures.
Raffinement
Les animaux seront hébergés dans des cages ventilées et dans des conditions contrôlées de température/hygrométrie/éclairage. Les cages sont enrichies (nids, congénères, bâtonnets à ronger). Le transport des animaux entre la zone d’hébergement et la salle d’IRM (imagerie par résonance magnétique) se fait à l’aide d’un chariot dans une cage d’hébergement avec un enrichissement identique à celui de la cage d’origine. Les animaux sont laissés au calme pendant une demi-heure dans la salle de préparation pour qu’ils s’habituent à ce nouvel environnement. Une seule cage à la fois est amenée dans la pièce de préparation. Pendant qu’un animal est utilisé, les autres animaux de la cage sont laissés dans leur cage avec nourriture, eau ad libitum et enrichissement. Avant l’installation de l’animal sur le berceau IRM, du gel oculaire est appliqué pour éviter tout dessèchement oculaire, de la lidocaïne est appliquée sur les zones en contact avec les barres d’oreilles et de la vaseline est appliquée avant d’insérer la sonde rectale. La chambre de réveil est thermostatée, l’animal n’est remis dans sa cage d’origine que lorsqu'il est parfaitement réveillé. Il sera à nouveau examiné sous 24 heures pour vérifier sa récupération et plus si le besoin s’en fait ressentir. Tout au long de l’examen IRM (4h maximum), la profondeur de narcose et la température interne de l'animal sont contrôlées. La procédure sera immédiatement arrêtée et l’animal sorti pour vérification en cas de souffrance/angoisse chez les animaux pendant l’IRM, repérée par : une respiration supérieure à 120 respiration par minute (RPM) ou inférieure à 20 RPM malgré l'ajustement d'anesthésique ; une température supérieure à 40 degrés pendant plus de 5 min, une chute de température (perte de 1 degré en moins de 5 min) non liée à la baisse de température de consigne du bain marie ou de modification de l’anesthésie, une température trop basse (inférieure à 34 degrés pendant plus de 5 min et sans augmentation de cette dernière). Un animal inclus dans un lot test fera au plus 20 IRM dans sa vie (entre 3 semaines et 15 mois) avec un délai de récupération de 24h minimum et en ayant vérifié son état de récupération. Les animaux engagés seront surveillés quotidiennement par la zootechnie et une fois par semaine par un membre de l’équipe. En cas de signes de mal être : poils piqués, amaigrissement, posture voutée, un avis sera demandé à la structure en charge du bien être animal et au vétérinaire.
Choix des espèces
Les rongeurs sont les principales espèces utilisées sur notre plateforme, leur taille permet de les utiliser dans ce type de machine pour acquérir des séquences capables de donner des détails anatomiques et fonctionnels qui contribue à répondre aux questions scientifiques posées. De plus, les rongeurs permettent l’étude de comportements complexes et de nombreux modèles rongeurs sont développés pour mimer des pathologies humaines. Les animaux peuvent être imagés entre 3 semaines et 15 mois, en fonction du protocole des équipes utilisatrices ou de la réutilisation longitudinale des animaux. Néanmoins, en l’absence de besoin spécifique pour le développement de la méthode, les animaux utilisés seront de jeunes adultes (âgés de 2 à 6 mois) afin d'avoir des conditions physiologiques les plus courantes possibles.
L’étude du stress prénatal comme facteur de risque de la maladie d’Alzheimer
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
1 013 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré. Des femelles gestantes sont enfermées 45 minutes par jour dans un espace confiné à partir du douzième jour de grossesse, et leur descendance, porteuse de mutations liées à Alzheimer, subit pendant un mois des tests de mémoire et d'anxiété avant que tous les animaux soient tués pour prélever leur cerveau, afin d'étudier le stress prénatal comme facteur de risque de la maladie. Le porteur présente ce stress de contention comme sans douleur physique et n'annonce aucune souffrance chez les souris transgéniques. Il affirme qu'aucun modèle cellulaire ou informatique ne reproduit la grossesse et le placenta, invoquant un "besoin d'animaux de placentation".
Objectifs
L’objectif du projet est de identifier de nouvelles causes possibles de la maladie d'Alzheimer. Nous proposons d'étudier si et comment un stress pendant la gestation peut endommager le développement neurologique qui se manifestent ensuite au cours du vieillissement, augmentant le risque de développer la maladie d'Alzheimer.
Bénéfices attendus
40 % des cas de maladie d'Alzheimer pourraient être évités en agissant sur les facteurs environnementaux. Bien que de nombreux facteurs liés au mode de vie, notamment l'alimentation, l'exercice et l'éducation, aient été reconnus comme des facteurs de risque de développer la maladie d'Alzheimer, on ne sait toujours pas si le début de la vie influence le développement de cette maladie liée à l'âge. Les effets à long terme du stress sur le cerveau en développement fœtal sont encore largement inconnus. Ce projet permettra de clarifier les mechanismes moléculaires et cellulaires sous-jacentes aux effets à long terme du stress prénatal et d'évaluer si et comment ces événements peuvent constituer un risque concret de développer des pathologies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer. Compte tenu de l'absence quasi totale de traitements pour cette maladie humaine, ce projet contribuera au développement de nouvelle strategies de traitement et prévention de ces pathologies neurodegeneratives.
Procédures
Des souris subiront un paradigme du stress gestationnelle à partir du jour 12 jusqu’à la fin de la grossesse. Ce paradigme consiste à être positionné dans un espace confiné pendant 45 minutes par jour. La descendance de souris stressé et non stressées seront entrainées pour des analyses de comportement afin de comprendre leurs capacités de mémorisation et leurs niveaux d'anxiété. Ces analyses de comportement dureront quelques minutes par jour par souris sur une durée d'un mois.
Impact sur les animaux
Le paradigme de stress que nous allons utiliser est un modèle accepté qui induit un état de stress lié à la réduction de l'espace environnant, mais qui n'implique pas de douleur physique ni de traumatisme pour l'animal. A terme, si une certaine forme de souffrance est constatée, soit chez les souris transgéniques, soit suite à une intervention (telle qu'une injection intrapéritonéale pour les traitements), différentes procédures seront mises en place afin de limiter au maximum cet état d'inconfort, dont l'accès à de la nourriture et de l'eau, une manipulation réduite ou éventuellement des sacrifices.
Devenir
La mise à mort est prévue pour tous les animaux afin de prélever les cerveaux pour l'analyse biologique.
Remplacement
Pour ce projet, nous avons besoin d'utiliser des animaux comme modèle. Les autres méthodes scientifiques alternatives ne sont pas suffisantes. Par exemple, les expériences en laboratoire avec des cellules ou les simulations informatiques ne peuvent pas reproduire des processus complexes comme la grossesse et la façon dont le placenta fonctionne, ce qui est essentiel pour notre projet. Les expériences en laboratoire avec des cellules sont utiles pour étudier des maladies au niveau moléculaire et cellulaire, mais notre projet nécessite d'étudier le comportement des animaux et d'examiner leur cerveau et leur corps dans son ensemble, ce que les expériences en laboratoire ne peuvent pas faire. Nous utilisons des animaux qui sont déjà largement utilisés dans la recherche scientifique pour étudier leur comportement. De plus, nous utilisons des souris génétiquement modifiées avec des mutations qui ressemblent le plus possible à la maladie d’Alzheimer humaine. Ces souris sont essentielles pour comprendre comment cette maladie se développe.
Réduction
Nous allons utiliser le moins d'animaux possible tout en obtenant des résultats biologiquement et statistiquement significatifs pour notre projet. Nous utilisons des calculs statistiques pour déterminer combien d'animaux sont nécessaires, en nous basant sur des données déjà disponibles dans des études similaires. Nous avons également réduit au minimum le nombre de mâles utilisés pour la reproduction. Dans notre étude, nous allons combiner différents types d'analyses, comme l'observation du comportement des animaux, l'étude de leur cerveau et de leur façon de fonctionner. En regroupant toutes ces analyses dans un même groupe d'animaux et en utilisant des modèles qui développent la maladie à 100%, nous pouvons réduire de moitié le nombre d'animaux nécessaires sans compromettre la fiabilité de nos résultats.
Raffinement
Dans notre étude, nous faisons tout notre possible pour que les animaux ne souffrent pas. Nous utilisons un modèle qui expose les souris enceintes à un certain niveau de stress en réduisant leur espace, mais cela ne leur cause pas de douleur physique. Après ce stress, nous surveillons quotidiennement le bien-être des animaux et nous prenons toutes les mesures nécessaires pour les maintenir en bonne santé. Si un animal montre des signes de détresse, nous examinons s'il y a un problème médical sous-jacent et nous utilisons des médicaments pour soulager toute gêne. Si nécessaire, nous utilisons une méthode indolore pour mettre fin à leur vie. En ce qui concerne les souris génétiquement modifiées que nous utilisons, elles développent des caractéristiques similaires à la maladie d’Alzheimer, mais elles ne montrent pas de signes de stress ou de souffrance. Elles vivent dans un environnement adapté à leurs besoins. Nos expériences se déroulent dans des installations spécialement conçues pour cela, où nous nous assurons que les animaux sont traités avec le plus grand soin. HEBERGEMENT : Les souris son hebergés dans des cages avec nourriture et aeux à diposition. Chaque cage possède un abri, un bâton de bois à ronger et des cotons pour la nidification. Les animaux seront maintenus au minimum 2 par cages sans isolement.
Choix des espèces
Afin d'obtenir les résultats énoncés dans ce projet, il n'est pas possible d'utiliser une autre méthode scientifiquement valable et pratiquement applicable qui n'implique pas l'utilisation de la souris. En effet, pour mimer un modèle de stress prénatal et étudier les effets sur le développement cérébral, il existe un besoin d'animaux de placentation. Le modèle animal implique l'utilisation d'un modèle murin de maladie d'Alzheimer qui sera soumis à un paradigme de stress largement consolidé et utilisé dans de nombreux laboratoires à travers le monde, permettant ainsi la comparaison des résultats obtenus avec d'autres publiés. En plus, la complexité de réseaux neuronaux qui sous-tendent les fonctions cognitives et comportementales que nous allons analyser ne sont pas présentes dans des modèles d’animaux invertébrés. L’étude se focalise sur les effets du stress pendant la gestation sur le développent du gerveaux qui peuvent être associé à un risque augmenté de la maladie d'Alzheimer. En conséquence, les stades de développement ou les analyses seront effectués vont des derniers stades gestationnels (dernère semaine de gestation) au 13 mois de vie pour évaluer les effets liés au vieillissement.
Impact des récepteurs sérotoninergiques 5-HT7 sur la neuroinflammation dans un modèle de sclérose en plaque chez la souris : étude d’imagerie.
- Recherche appliquée
- Troubles nerveux
- Recherche fondamentale
- Système nerveux
50 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance léger. Témoins ou privées d'un récepteur, elles subissent trois séances d'imagerie cérébrale d'environ une heure sous anesthésie, avec pose d'un cathéter caudal et injection d'un radiotraceur, avant d'être tuées par surdosage pour prélever leur cerveau, afin d'étudier le rôle de récepteurs sérotoninergiques dans la neuroinflammation d'un modèle de sclérose en plaques. Le porteur indique qu'un produit ajouté à l'alimentation peut faire perdre 11 à 15 % du poids corporel les premières semaines, et signale un possible stress, une hypothermie légère et des hématomes. Il annonce une nouvelle piste thérapeutique au conditionnel et au long terme, et affirme que seules des études chez l'animal vivant reproduisent cette complexité.
Objectifs
Le projet porte sur la découverte de nouveaux traitements de la sclérose en plaque (SEP). Comme dans un grand nombre de maladies neurologiques, la SEP est associée à un processus inflammatoire à l’origine d’un déséquilibre des interactions entre les cellules du système nerveux central (SNC) et périphérique (SNP). Le projet est focalisé sur un neurotransmetteur (messager chimique permettant aux cellules nerveuses de communiquer avec d’autres cellules) majeur du SNC qui est aussi impliqué dans la communication avec le SNP. Ce neurotransmetteur agit en se liant sur différents récepteurs exprimés par les cellules, dont le rôle précis est encore mal élucidé. L’hypothèse innovante de notre projet est que des récepteurs sont impliqués dans les mécanismes inflammatoires associés au système neurotransmission. L’objectif général est de mieux comprendre ces mécanismes et d’ouvrir une nouvelle piste thérapeutique pour les maladies neuroinflammatoires dont la SEP, avec un médicament qui, via un effet sur ces récepteurs, permettra de moduler le processus d’inflammation dans le cerveau (neuroinflammation, NI). Pour cela, nous allons explorer cette NI en utilisant une méthode d’imagerie in vivo parfaitement validée dans le laboratoire, dans un modèle connu de SEP chez la souris. Ce modèle sera mis en œuvre chez des souris témoins et des souris n’exprimant pas le récepteur. L’hypothèse est que la NI induite dans le modèle sera exacerbée chez les souris transgéniques par rapport aux souris Témoins. Les résultats de cette étude nous permettra, dans une étape suivante du projet, d’évaluer les effets de nouveaux composés agissant sur ces récepteurs.
Bénéfices attendus
La finalité du projet est d’apporter de nouvelles connaissances dans le domaine des neurosciences et plus particulièrement celui des maladies neuroinflammatoires. Le bénéfice attendu à court terme est de mieux comprendre le rôle des récepteurs dans les mécanismes de neuroinflammation associés à une affection telle que la SEP. A plus long terme, il est de faire émerger une nouvelle piste thérapeutique pour la SEP, maladie neurodégénérative qui touche plus de 110 000 personnes en France, affecte le cerveau, la moëlle épinière et les nerfs optiques, et pour laquelle aucun traitement permettant de la guérir n’est actutellement disponible.
Procédures
L'imagerie durera environ 1h11, cette étude sera réalisée sous anesthésie générale, 3 fois sur chaque l’animal à trois âges différents. Les animaux seront soumis à la mise en place d’un cathéter à la veine caudale sous anesthésie générale, la durée est de 10 min. Les souris recevront une injection en intra-veineuse d'un radiotraceur d'une durée d'une minute et seront ensuite imagées pendant 60 min. L'étape suivante sera réalisée par surdosage d'anesthesie. A la suite de la constatation de l'arrêt des battements cardiaques, la chirurgie sera réalisée sur tous les animaux, elle durera 10 min.
Impact sur les animaux
Les explorations seront réalisées chez des souris témoins et trangéniques. Nuisances liés à l'administration d'une produit pharmacologique dans l'alimentation : les données connues indiquent une possible légère perte de poids. Dans une publication scientifique, il a été décrit que les animaux recevant une prise alimentaire avec le produit pharmacologique peut entraîner une diminution significative du poids corporel de 11 à 15% au cours des 5 premières semaines de traitement, avec un retour à la non significativité la 6ème semaine . Dans une publicartion scientifique plus récente utilisant les mêmes conditions expérimentales, il est mentionné qu’aucune souris n’est morte durant la période de traitement pour les souris transgéniques. Aucune différence en terme de développement, croissance, température corporelle, reproduction, fonctionnement neurologique n’a été décrite chez les souris transgéniques vs souris témoins. Nuisances liées à l'imagerie: possible stress lié à la manipulation des animaux, légère hypothermie induite par l'anesthésie générale et possibilité d'hématome suite au placement du cathéter poyur les souris trangéniques et témoins.
Devenir
Quarante huit heures après la 3ème séquence d’imagerie, tous les animaux seront mis à mort et leur cerveau prélevé afin de réaliser des études d’immuniohistochimie sur coupes.
Remplacement
Au cours d’une affection neurologique telle que la sclérose en plaque, les processus neuroinflammatoires résultent d’interactions complexes entre différents types cellulaires (neurones, cellules gliales) et moléculaires (libérations d’un grand nombre de facteurs chimiques), et sont intriquement liés au fonctionnement de la barrière hémato-encéphalique (interface cerveau/circulation sanguine). Seules des études chez l’animal vivant peuvent reproduire cette compléxité. De plus, la méthode d’imagerie que nous allons utiliser l’est également chez l’humain (même traceur radioactif), d’où une transposition plus facile des résultats que nous obtiendrons.
Réduction
L’utilisation de la méthode d’imagerie in vivo au cours de ce protocole va permettre de réduire le nombre d’animaux utilisé qui est néanmmoins dicté par les groupes expérimentaux réquis pour l’obtention de résultats permettant de répondre à la question scientifique posée. Ainsi, chaque animal sera exploré par imagerie 3 fois au cours de sa vie. Nous prévoyons de réaliser les protocoles d’imagerie dans 2 séries expérimentales qui ne comporteront que des mâles ou que des femelles. En effet, le sexe semble être un facteur à prendre en compte dans ce projet car : - Il est connu que la SEP affecte deux à trois fois plus de femmes que d’hommes . Dans le modèle, on trouve des informations variées, indiquant une démyélinisation identique chez les mâles et les femelles , mais aussi une réponse fonctionnelle différente en fonction du sexe . Nous explorerons ainsi 2 groupes d’animaux / sexe, soit 15 mâles + 10 femelles transgéniques et 15 mâles + 10 femelles témoins, (afin d’assurer un minimum de 8 animaux à exploiter, par exemple en cas d’échec de l’injection intra-veineuse du traceur ou de mort au cours de l’imagerie). Les résultats seront analysés en utilisant des test stastiques appropriés.
Raffinement
Après la phase d’acclimatation, les animaux seront hébergés en groupe avec présence d’enrichissement (bâton à ronger, papier absorbant, maison ou tube en plastique). Les souris seront observées une à 2 fois par jour. Toutes les stratégies d'analgésie, d'anesthésie et de soin seront mises en oeuvre pour réduire au maximum tout inconfort. Pour l’imagerie, les animaux auront une anesthésie gazeuse. Une protection occulaire sera appliquée pendant toute la durée de l’imagerie. L’animal sera maintenu durant toute l’expérimentation sur un tapis chauffant. Nous assurerons une surveillance continue du rythme respiratoire et de la température corporelle de l’animal et le surveillerons jusqu’à son réveil complet.
Choix des espèces
- La souris est un modèle de choix car les mécanismes inflammatoires responsables des dysfonctionnements neurologiques sont très similaires à ceux présents chez l’humain. - Le récepteur étudié est présent dans les deux espèces. - Le modèle de SEP que nous utiliserons est largement décrit et validé dans la littérature. - La taille du cerveau de la souris est compatible avec la résolution spatiale de la caméra microTEP (environ 1 mm). Nous utilisons des souris d'age adulte car : - la SEP touche une population adulte - le modèle étudié est déjà décrit à ce stade de la vie chez la souris
Etude d’un modèle murin d’autisme et de déficience intellectuelle (EU 2/2)
- Recherche fondamentale
- Biologie du développement
- Oncologie
- Système nerveux
1 200 souris vont être utilisées, toutes tuées à l'issue, dans des procédures impliquant un niveau de souffrance modéré, ce volet étant mené dans le second établissement du même projet. Porteuses d'une mutation liée à l'autisme, elles sont génotypées, une partie des femelles gestantes tuée pour prélever les embryons et d'autres perfusées sous anesthésie terminale, pour caractériser l'effet de cette mutation sur le développement cérébral. Le porteur signale un "phénotype dommageable" avec mort subite entre quatre et six mois, poids réduit et cœur plus petit. Il affirme que seule une étude in vivo identifie l'effet de la mutation et qu'aucun autre modèle ne reproduit la maladie.
Objectifs
La mise en place des connections entre les neurones (synapses) sont des évènements critiques pour le développement et la fonction du cerveau. Nous travaillons sur un gène qui est essentiel pour le développement du système nerveux et la mise en place des synapses. Ce gène est un nouveau gène à risque pour l’autisme et la déficience intellectuelle. En effet, les patients ayant une mutation dans ce gène présentent une déficience intellectuelle ainsi que des troubles du spectre autistique. Pour mieux comprendre l’impact de cette mutation sur le fonctionnement cérébral, seule une étude in vivo permettra d’identifier comment elle perturbe le développement normal du cerveau. Dans ce but, nous avons créé un modèle de souris génétiquement modifiée porteur de cette mutation. Nous allons caractériser cette souris d’un point de vue morphologique et comportemental. De telles connaissances seront essentielles pour mieux comprendre les étapes du développement neuronal perturbés par la mutation, qui pourraient expliquer l’autisme et la déficience intellectuelle des patients. Cela permettra d’améliorer la prise en charge médicale des patients et d’identifier des cibles thérapeutiques pour cette pathologie pour laquelle il n’existe aucun traitement. Le but du projet est de comprendre si les problèmes de comportement et d’apprentissage observés chez les patients sont dus à l’impact de la mutation sur le développement neuronal embryonnaire qui aboutirait à des connections neuronales non fonctionnelles. Ce projet se déroulera dans deux Etablissements utilisateurs.
Bénéfices attendus
La souris permet l’utilisation d’approches génétiques pour reproduire les mutations trouvées chez l’homme. Le modèle transgénique que nous venons de développer n’existe pas et représente un outil très important pour pouvoir mimer la pathologie humaine de l’autisme. C’est le premier modèle de cette pathologie particulière. Grâce à ce projet, nous allons pouvoir déterminer quel est l’impact de la mutation identifiée chez les patients sur le développment neuronal embryonnaire et chez l’adulte. Personne ne connait les étapes du développement du système nerveux affectées par cette mutation. Une meilleure compréhension de l’effet de cette mutation aura un réel impact pour une meilleure prise en charge des patients et sur la recherche de cibles thérapeutiques.
Procédures
Les animaux en élevage seront soumis uniquement à un tatouage pour identification et une biopsie pour génotypage. Une observation approfondie de leur bien-être sera réalisée. Types d'interventions auxquels seront soumis certains animaux: i) isolement temporaire des mâles (maximum 3 semaines). Leur environnement sera enrichi (coton, cabane) pour diminuer leur inconfort; ii) prélèvements d'embryons avec mise à mort de la femelle gestante. Cela concerne 210 femelles; iii) perfusion sanguine réalisée sous anesthésie terminale. Cela concerne 84 animaux.
Impact sur les animaux
Cette lignée nouvellement créée présente un phénotype dommageable. En effet, nous avons observé une mort subite chez ces animaux, dont nous ne connaissons pas la cause. Cette mort subite intervient entre 4-6 mois d'âge, mais les animaux ne présentent aucun signe avant-coureur permettant de prédire leur décès. On peut noter que les souris ont un poids inférieur à la normale, ainsi qu'un coeur plus petit. Pour les gestations datées, les mâles seront isolés de façon temporaire (maximum 3 semaines).
Devenir
A l'issue de la procédure 1, les animaux seront transférés sur les sites d'expérimentation. A l'issue des procédures 2 et 3, les animaux seront euthanasiés, car nous prélèverons des organes afin de réaliser des analyses immunohistochimiques.
Remplacement
Le modèle animal ne peut pas être remplacé, car seule une étude in vivo permet d’identifier l’effet de la mutation identifiée chez les patients sur le développement neuronal et le fonctionnement cérébral. De plus, il n’existe pas d’autre modèle animal qui puisse mimer la maladie.
Réduction
Pour nos expérimentations, nous avons prévu d’utiliser au maximum 1200 souris sur une période de 5 ans, ce qui représente le nombre nécessaire d’animaux pour garder une puissance statistique dans le traitement de nos résultats. Seules les expériences considérées comme absolument indispensables seront réalisées. Nous utiliserons des mâles et des femelles dans nos procédures expérimentales, afin de réduire au maximum le nombre d'animaux produits et non-utilisés.
Raffinement
Les souris seront hébergées selon la règlementation obligatoire. Pour réduire la douleur et soulager l’inconfort des animaux, ils seront observés quotidiennement , ce qui permettra d’intervenir immédiatement et de manière appropriée si des signes de souffrance sont détectés. Enfin, tous les gestes techniques seront réalisés par un personnel formé. Les animaux que nous allons perfuser recevront d'abord une anesthésie générale.
Choix des espèces
Seuls les modèles murins génétiquement modifiés permettent de cibler l’effet de la mutation identifiée chez les patients sur le développement neuronal et le fonctionnement cérébral. Il n’existe pas d’autre modèle animal qui puisse mimer la maladie. Nous étudierons ce modèle du stade embryonnaire tardif jusq'à l'adulte